DE60020759T2

DE60020759T2 - Poliereinrichtung einschliesslich Einstellungskontrolle für einen Drehtisch und/oder Plättchenträger

Info

Publication number: DE60020759T2
Application number: DE60020759T
Authority: DE
Inventors: Ichiju Fujisawa-shi Satoh; Norio Fujisawa-shi Kimura; Katsuya yokohama-shi Okumura
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: US6354907B1; TW467792B; EP1034885A2; EP1034885B1; EP1537949A3; DE60020759D1; EP1034885A3; EP1537949A2; KR20000062839A; KR100695981B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Polieren eines Gegenstandes, wie beispielsweise einer Halbleiterwaferoberfläche und insbesondere eine Poliervorrichtung die mit einer Lagesteuerung versehen ist zum Steuern einer Lage eines Drehtischs, der mit einer Polieroberfläche versehen ist und/oder der Lage eines Trägers zum Tragen eines zu polierenden Gegenstands und zum in Kontakt bringen des zu polierenden Gegenstands mit der Polieroberfläche auf dem Drehtisch.
Mit dem raschen Fortschritt in der Technologie für die Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauelemente sind die Schaltungsverbindungs- bzw. Verdrahtungsmuster immer feiner geworden, wobei sich auch die Abstände zwischen den Verdrahtungsmustern verringert haben. Wenn sich die Verdrahtungsabstände auf weniger als 0,5 Mikron verringern, wird die Tiefenschärfe bei der Schaltungsmusterausbildung in der Photolithographie und Ähnlichem flacher. Demgemäß müssen Oberflächen von Halbleiterwafern, auf denen Schaltungsmusterabbilder durch einen Stepper ausgebildet werden durch eine Poliervorrichtung auf einen exzeptionell hohen Grad an Oberflächenflachheit poliert oder planarisiert werden. Ein Verfahren zum Durchführen einer solchen Planarisierung hat zum Beispiel einen chemisch/mechanischen Polierer (CMP = chemical/mechanical polisher) verwendet, bei dem eine Politur durchgeführt wird, während eine Polierlösung mit einer vorbestimmten chemischen Zusammensetzung geliefert wird.
26 zeigt einen solchen herkömmlichen Polierer zum Polieren eines Halbleiterwafers. Der Polierer umfasst einen Drehtisch 52, an dessen Oberseite ein Poliertuch 51 vorgesehen ist und einen Waferträger 54 zum Halten eines Halbleiterwafers 53. Bei einem Poliervorgang werden der Drehtisch und der Waferträger unabhängig voneinander um ihre Achsen durch Motoren (nicht gezeigt) gedreht, während der Wafer 53 mit dem Poliertuch 51 in Eingriff steht, und eine abreibende Flüssigkeit Q wird über eine Düse 57, die oberhalb des Drehtischs vorgesehen ist, zugeführt. Wenn während des Polierens das Poliertuch 51 nicht mit einem gleichförmigen Druck über die jeweiligen Eingriffsoberflächen mit dem Wafer 53 in Eingriff steht, wird der Wafer nicht gleichmäßig poliert. Um dieses Problem zu lösen ist die herkömmliche Poliervorrichtung mit einem Universalgelenk versehen, das ein Kugellager 56 aufweist zwischen dem Waferträger 54 und einer Antriebswelle 55 zum Drücken des Waferträgers 54 gegen das Poliertuch 51, während sie den Waferträger 54 antriebsmäßig dreht. Das Universalgelenk ermöglicht, dass sich der Waferträger 54 um das Kugellager 56 neigt und zwar ansprechend auf Neigungen der Polieroberfläche des Poliertuchs 51. Demgemäß werden die Polieroberfläche des Poliertuchs 51 und die polierte Oberfläche des Wafers 53, der durch den Waferträger 54 gehalten wird, in einer parallelen Beziehung zueinander gehalten, wodurch der Druck zwischen dem Wafer und dem Poliertuch über die gesamte Oberfläche des Wafers hinweg gleichmäßig gehalten wird. JP 06198561A zeigt ein solches Universalgelenk.
Da wie ausgeführt, die Antriebswelle den Wafer 53 gegen das Poliertruch 51 mit einem Druck F drückt, wird eine Reibungskraft μF erzeugt, wobei μ ein Reibungskoeffizient ist, und dies bewirkt ein Drehmoment M=μFH, wobei H eine Höhe der Mitte des Kugellagers 56 relativ zur Oberseite des Poliertuchs 51 ist. Der Wafer 53 ist somit in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung D nach unten geneigt, in der das Poliertuch 51 an dem Drehtisch 52 unter dem Wafer 53 hindurch läuft, und zwar mit dem Ergebnis, dass der Wafer 53 einem ungleichmäßigen Druck ausgesetzt ist, der durch das Poliertuch 51 angelegt wird. Um das Drehmoment M auf Null zu bringen, ist es notwendig, die oben genannte Höhe H auf Null zu bringen. Es wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Kippmitte auf einem Eingriffsniveau zwischen einem Wafer und einem Poliertuch positioniert ist.
In der Theorie gilt, dass dann, wenn die Kippmitte auf einer Oberfläche liegt, an der das Poliertuch und der Wafer miteinander in Eingriff stehen, das Drehmoment M, das dazu neigt den Waferträger zu neigen, Null wird und somit der Waferträger parallel zum Drehtisch gehalten werden kann. Jedoch ist in der Praxis die Polieroberfläche oder die Oberseite des Poliertuchs auf dem Drehtisch nicht exakt eben über ihre gesamte Fläche, was zu einer Änderung der Neigung der Polieroberfläche führt, die in Kontakt mit dem Wafer steht, wenn der Drehtisch gedreht wird. Infolge einer solchen Änderung hinsichtlich der Neigung der Polieroberfläche neigt der Waferträger dazu sich übermäßig zu neigen unter seinem Trägheitsmoment, was in einer instabilen Neigung bzw. Verkippung resultiert. Daher ist der Wafer nicht in der Lage mit dem Poliertuch mit einem gleichförmigen Druck in Eingriff zu stehen.
Die JP 1058308A zeigt eine Poliervorrichtung, die mit einem Elektromagnetlager versehen ist, die Elektromagnetaxiallagermittel und Elektromagnetradiallagermittel umfasst zum Lagern einer Antriebswelle eines Waferträgers mit einer Elektromagnetkraft, sowie eine Lagesteuerung zum Steuern der Lage der Antriebswelle, um den Waferträger parallel zu einem Drehtisch zu halten.
Da bei der Poliervorrichtung gemäß der JP 1058308A die Antriebswelle des Waferträgers so gebaut ist, dass sie nur durch die Elektromagnetlagermittel unter dem Einfluss der dadurch erzeugten Elektromagnetkraft gehalten wird, entstehen hierdurch die folgenden Probleme:

1.) Es ist notwendig, dass das Axiallager in der Lage ist eine große Magnetkraft zu erzeugen, um einen Wafer gegen das Poliertuch zu drücken.
2.) Hinsichtlich des Aufbaus muss ein Motor zum Betätigen des Waferträgers in einem Gehäuse aufgenommen sein, dass auch die Elektromagnetlagermittel umfasst und somit wird die Größe des Gehäuses sehr groß.
3.) Der Waferträger muss hoch und runter bewegbar sein, zum Be- und Entladen eines Halbleiterwafers. Dies bedeutet, dass der Waferträger, die Elektromagnetlagermittel und der oben genannte Motor als eine Einheit bewegt werden müssen, und somit wird auch ein Mechanismus zum Bewegen der Einheit groß.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben genannten Probleme 1 bis 3 zu lösen und insbesondere zielt sie auf das Vorsehen einer Poliervorrichtung, die eine Lagesteuerung umfasst zum Steuern einer Lage eines Waferträgers und/oder eines Drehtischs, sodass der Wafer oder ein zu polierender Gegenstand mit einem Poliertuch auf einem Drehtisch mit gleichförmigem Druck, der über die gesamte Fläche davon angelegt wird, in Eingriff stehen kann.
In Anbetracht der oben beschriebenen Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Poliervorrichtung mit einer Lagesteuerung vorzusehen zum Steuern einer Lage eines Drehtischs und/oder eines Trägers zum Tragen eines zu polierenden Gegenstandes, wodurch der Gegenstand mit einer Polieroberfläche auf dem Drehtisch mit einem gleichförmigen Druck in Eingriff steht, um dadurch auf einen sehr hohen Flachheitsgrad poliert zu werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Poliervorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung ist eine Poliervorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: einen Drehtisch mit einer Polieroberfläche, die in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Gegenstand kommt, einen Träger zum kippbaren Tragen des Drehtischs, und eine Lagesteuerung zum Steuern einer Lage oder Ausrichtung des Drehtischs. Die Lagesteuerung kann die Lage des Drehtischs steuern durch Steuern eines Kippwinkels des Drehtischs relativ zu den Tragmitteln, und zwar mittels einer Elektromagnetkraft. Die Poliervorrichtung kann einen stationären Rahmen aufweisen und die Lagesteuerung kann eine Elektromagnetvorrichtung aufweisen die fest an dem stationären Rahmen der Poliervorrichtung vorgesehen ist, und Ankermittel, die fest an dem Drehtisch vorgesehen sind und die in der Lage sind mittels einer Elektromagnetkraft, die durch die Elektromagnetvorrichtung erzeugt wird, bewegt zu werden. Die Lagesteuerung kann Zylindervorrichtungsmittel aufweisen, die unter dem Drehtisch vorgesehen sind, und die an einem stationären Rahmen der Poliervorrichtung vorgesehen sind und mit einer Unterseite des Drehtischs in Eingriff stehen, sodass die Zylindervorrichtungsmittel die Lage des Drehtischs durch Ausfahren oder Einziehen davon steuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Poliervorrichtung auch Folgendes aufweisen: einen Träger zum Halten eines zu polierenden Gegenstands in einer Gleitkontaktbeziehung mit der Polieroberfläche, Andrückmittel, die mit dem Träger verbunden sind und in der Lage sind den Träger zu dem Drehtisch zu drücken, wobei der Gegenstand mit der Polieroberfläche in Eingriff steht, und eine Lagesteuerung zum Steuern einer Lage oder Ausrichtung des Trägers. Die Andrückmittel können eine Antriebswelle sein zum antriebsmäßigen Drehen des Waferträgers, und die Poliervorrichtung umfasst ein Universalgelenk, das die Antriebswelle und den Träger in einer solchen Art und Weise verbindet, dass sich der Träger relativ zur Antriebswelle verkippen kann. Die Lagesteuerung kann eine Elektromagnetvorrichtung aufweisen, die fest an einem Rahmen vorgesehen ist zum drehbaren Tragen der Antriebswelle und Ankermittel, die fest an dem Träger vorgesehen sind und in der Lage sind bewegt zu werden mittels einer Elektromagnetkraft, die durch die Elektromagnetvorrichtung erzeugt wird. Die Lagesteuerung umfasst Sensormittel zum Abfühlen der Lage oder Ausrichtung des Trägers, sodass die Lagesteuerung die Lage des Wafers ansprechend auf die abgefühlte Lage oder Ausrichtung steuert. Die Poliervorrichtung kann ferner ein Andrückglied umfassen, das radial außerhalb des Trägers vorgesehen ist, und das auf und ab bewegbar ist unabhängig vom Träger, sowie eine Drückvorrichtung zum Drücken des Andrückgliedes, und ein Lager zum Tragen des Andrückgliedes an dem Träger in einer solchen Art und Weise, dass das Andrückglied stationär gehalten wird, während erlaubt wird, dass sich der Träger dreht. Der Träger kann ein Anbringungsglied umfassen, das mit den Andrückmitteln verbunden ist und ein Gegenstandshalteglied, mit einem dazwischen angeordneten Spalt, und das Gegenstandshalteglied besitzt eine Unterseite zum Halten eines zu polierenden Gegenstands und ist flexibel, sodass es sowohl in konkaver und konvexer Art und Weise in einer vertikalen Richtung verformt werden kann, durch Steuern eines Drucks in dem Spalt G. Der Träger kann einen Haltering aufweisen, der an dem Außenumfang des Trägers vorgesehen ist, um den an der Unterseite des Haltegliedes gehaltenen Gegenstand einzuschränken, wobei der Haltering vertikal relativ zum Halteglied bewegbar ist, und der Träger umfasst ferner Andrückmittel zum Drücken des Halterings vertikal gegen die Polieroberfläche des Drehtischs.
Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele davon, und zwar in Verbindung mit den Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigt:
1 eine vertikale Schnittansicht, die eine allgemeine Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine teilweise Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5 ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern einer Lagesteuerung für eine Träger zeigt;
6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Verkippung β des Trägers bezüglich einer X-Achse und die Verkippung α des Trägers bezüglich einer Y-Achse darstellt;
7 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung gemäß 7 zeigt;
9 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines dritten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung gemäß 9 zeigt;
11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 10;
12 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines vierten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in 12;
14 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines fünften Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung gemäß 14 zeigt;
16 eine Schnittansicht entlang der Linie XVI-XVI in 15;
17 eine Schnittansicht entlang der Linie XVII-XVII in 16;
18 ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern einer Lagesteuerung für einen Drehtisch zeigt;
19 eine Ansicht ähnlich zur 16, die eine Elektromagnetvorrichtung zeigt, die acht Elektromagnetspulen umfasst;
20 eine Schnittansicht entlang der Linie XX-XX in 19;
21 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 eine Seitenaufrissansicht einer Zylindervorrichtung, die in der Poliervorrichtung gemäß 21 verwendet wird;
23 eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines siebten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil einer Poliervorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung von Steuerteilen zum Steuern einer Lagesteuerung für eine Drehtisch und einen Waferträger zeigt;
26 eine schematische Seitenaufrissansicht einer herkömmlichen Poliervorrichtung.
Ausführungsbeispiele der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die 1 bis 25 beschrieben.
1 ist eine vertikale Schnittansicht, die die allgemeine Anordnung eines ersten Ausführungsbeispiels der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und 2 ist eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung zeigt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Poliervorrichtung einen Drehtisch 1 mit einem Poliertuch bzw. Element 2, das auf die Oberseite davon geklebt bzw. gebondet ist, und eine Trägervorrichtung 5. Die Trägervorrichtung 5 umfasst einen Waferträger 6 zum Halten eines Halbleiterwafers 3 und eine Antriebswelle 7 zum Tragen des Waferträgers 6 und zum Anlegen einer Druck- bzw. Andrückkraft und einer Rotationsantriebskraft an den Waferträger 6. Die Trägervorrichtung 5 umfasst ferner ein Universalgelenk bzw. eine Universalkupplung 8 zum Übertragen einer Andrückkraft von der Antriebswelle 7 auf den Waferträger 6 während dem Waferträger erlaubt wird sich relativ zur Antriebswelle 7 zu verkippen bzw. zu neigen, und eine Lage- oder Ausrichtungssteuerung 11 zum Steuern der Lage des Waferträgers 6. Eine Versorgungsdüse 60 für abreibende Flüssigkeit ist oberhalb des Drehtischs 1 vorgesehen zum Liefern einer abreibenden Flüssigkeit auf das Poliertuch 2 auf dem Drehtisch 1. Die Oberseite des Poliertuchs 2 bildet eine Polieroberfläche, die in Kontakt mit einer Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers kommt.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst der Waferträger 6 einen Trägerkörper 9, der eine Waferhalteplatte 9A und eine Anbringungsplatte 9B aufweist sowie einen Haltering 10, der an dem Außenumfang des Trägerkörpers 9 fixiert ist. Der Waferträger 6 ist in der Lage einen Halbleiterwafer 3 an der Unterseite der Halteplatte 9A in einer solchen Art und Weise zu halten, dass der Wafer 3 durch den Haltering 10 davon abgehalten wird, sich von der Unterseite der Halteplatte 9A zu lösen bzw. sich diesbezüglich zu verschieben. Die Halteplatte 9A ist fest an ihrer Unterseite mit einer elastischen Matte 61 versehen.
Ferner ist, wie in 2 dargestellt ist, ein Spalt G zwischen der Halteplatte 9A und der Anbringungsplatte 9B vorgesehen, der in der Lage ist einem Fluiddruck einschließlich eines Vakuums aufgesetzt zu werden. Die Halteplatte 9A umfasst eine Vielzahl von Durchgangslöchern (nicht gezeigt) welche den Spalt G mit der Unterseite davon verbinden. Die elastische Matte umfasst auch eine Vielzahl von Durchgangslöchern (nicht gezeigt) die den Durchgangslöchern in der Halteplatte 9A entsprechen. Dies ermöglicht, das Fluiddruck an die Oberseite eines Wafers, der sich an der Unterseite der elastischen Matte 61 befindet, angelegt wird.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Trägerantriebswelle 7 mit einem Trägerluftzylinder 22 gekoppelt, der an einem Trägerkopf 21 befestigt bzw. gesichert ist. Der Trägerluftzylinder 22 bewegt die Trägerantriebswelle 7 vertikal, um dadurch zu ermöglichen, dass der Wafer 3, der durch den Träger getragen wird, gegen den Drehtisch 1 gedrückt wird.
Die Trägerantriebswelle 7 ist mit einem Drehzylinder 23 gekoppelt über einen Keil bzw. eine Keilnutverbindung (nicht gezeigt). Der Drehzylinder 23 besitzt eine Zeitsteuerscheibe 24 an einem Außenumfangsteil davon. Die Zeitsteuerscheibe 24 ist über einen Zeitsteuerriemen 25 mit einer Zeitsteuerscheibe 27 verbunden, die an einem Trägermotor 26 vorgesehen ist, der an einem Trägerkopf 21 befestigt bzw. gesichert ist. Demgemäß dreht der Antriebsmotor 26 antriebsmäßig den sich drehenden Zylinder 23 und die Trägerantriebswelle 7 über die Zeitsteuerscheibe 27, den Zeitsteuerriemen 25 und die Zeitsteuerscheibe 24, um dadurch antriebsmäßig den Träger 26 zu drehen. Der Trägerkopf 21 ist durch eine Trägerkopfwelle 29 getragen, die fest an einem Rahmen getragen bzw. befestigt ist.
Die Universalkupplung 8, welche Andrückkraft von der Trägerantriebswelle 7 auf den Träger 6 überträgt, während sie diesen Gliedern erlaubt sich relativ zueinander zu verkippen bzw. zu neigen, besitzt einen kugelförmigen Lagermechanismus 40, der dem Träger 6 und der Trägerantriebswelle 7 erlaubt sich relativ zueinander zu verkippen bzw. zu neigen. Die Universalkupplung 8 besitzt ferner einen Rotationsübertragungsmechanismus 45 zum Übertragen der Drehung der Trägerantriebswelle 7 auf den Trägerkörper 9. Der kugelförmige Lagermechanismus 40 umfasst eine kugelförmige Ausnehmung 41a, die in der Mitte der Unterseite des Antriebsflansches 41 ausgebildet ist, der an dem unteren Ende der Trägerantriebswelle 7 ausgebildet ist. Der kugelförmige Lagermechanismus 40 umfasst ferner eine kugelförmige Ausnehmung 9a, die in der Mitte der Oberseite der Anbringungsplatte 9B ausgebildet ist, und ein Kugellager 42, das zwischen den zwei Ausnehmungen 41a und 9a angeordnet ist. Das Kugellager 42 ist aus einem Material mit hoher Härte, wie beispielsweise einem Keramikmaterial hergestellt.
Der Rotationsübertragungsmechanismus 45 umfasst einen Antriebsstift (nicht gezeigt) der an dem Antriebsflansch 41 befestigt ist, und einen angetriebenen Stift (nicht gezeigt) der an der Anbringungsplatte 9B befestigt ist. Der angetriebene Stift und der Antriebsstift sind vertikal relativ zueinander bewegbar. Daher können selbst dann, wenn sich der Trägerkörper 9 verkippt, der Antriebsstift und der angetriebene Stift in Eingriff miteinander gehalten werden, wobei sich ein Punktkontakt zwischen ihnen verschiebt. Somit überträgt der Rotationsübertragungsmechanismus 45 das Rotationsdrehmoment der Trägerantriebswelle 7 auf den Trägerkörper 9 in einer verlässlichen und stabilen Art und Weise.
Als nächstes wird die Lagesteuerung 11 zum Steuern der Lage oder Ausrichtung des Trägers 6 unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschrieben. 2 ist eine Teilschnittansicht, die einen wesentlichen Teil der Poliervorrichtung zeigt, wie oben schon erwähnt wurde. 3 ist eine Ansicht gemäß dem Pfeil III-III in 2 und 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst die Lagesteuerung 11 einen Elektromagnetkern 12, der an einem Trägerkopf 21 befestigt ist. Vier Magnetpole, 12a, 12b, 12c, und 12d ragen radial nach außen von dem Elektromagnetkern 12 vor. Vier Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c und 13d sind auf die jeweiligen Magnetpole 12a bis 12d gewickelt. Die Lagesteuerung 11 umfasst ferner einen zylindrischen Anker 14, der zu den Magnetpolen 12a bis 12d weist, und zwar über einen Spalt. Der Anker 14 ist an dem Trägerkörper 9 befestigt.
Wie in 4 dargestellt ist, besitzt jeder der Magnetpole 12a bis 12d eine U-förmige Schnittkonfiguration mit einer 90-Grad-Drehung. Die oberen horizontal vorragenden Teile der Magnetpole 12a bis 12d sind mit den jeweiligen Elektromagnetspulen 13a bis 13d umwickelt. Die Magnetpole 12a bis 12d und der Anker 14 sind aus einem magnetischen Material, wie zum Beispiel einem Permalloy gebildet. Wie in 3 dargestellt ist, ist die Elektromagnetspule 13a in einer Position in positiver Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13b ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13c ist in einer Position in positiver Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 13d ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der Y-Achse platziert.
Vier Paare von Versetzungssensoren 15a₁ , 15a₂ ; 15b₁ , 15b₂ ; 15c₁ , 15c₂ ; und 15d₁ , 15d₂ sind an zwei Achsen P und Q platziert, die mit einem Winkel von 45 Grad bezüglich der X- und Y-Achsen geneigt sind. Jedes Paar von Versetzungssensoren besteht aus oberen und unteren Versetzungssensoren. Jedes Versetzungssensorpaar wird durch einen Sensorhalter 17 gehalten.
5 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung einer Steuerteils zum Steuern der Lagesteuerung 11 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, besitzt der Steuerteil einen Substrahierer 30 und eine Steuerung 31. Der Substrahierer 30 wird versorgt mit gewünschten Werten für die Lage des Trägers 6 und Versetzungswerten α und β eines gesteuerten Systems (Träger 6), die durch Sensoren 15 detektiert werden (Versetzungssensoren 15a₁ , 15a₂ ; 15b₁ , 15b₂ ; 15c₁ , 15c₂ ; und 15d₁ , 15d₂ ) und die in einem Koordinatenwandler 35 umgewandelt wurden. Unterschiede zwischen den gewünschten Werten (Soll-Werte) und den Versetzungswerten α und β, die sich aus dem Substrahierer 30 ergeben, werden in die Steuerung 31 als Fehlersignale eα und eβ eingegeben. Wie in 6 dargestellt ist, stellen α und β eine Neigung bezüglich einer X-Achse bzw. eine Neigung bezüglich einer Y-Achse dar. Die X-Achse und die Y-Achse liegen entlang einer Horizontalebene. In diesem Fall führt der Träger 6 eine kombinierte Bewegung durch, bestehend aus einer Neigung bezüglich der X-Achse und einer Neigung bezüglich der Y-Achse um das Kugellager 42 herum, das als Drehmitte wirkt.
Die Fehlersignale eα und eβ werden einer Kippsteuerungs- und Dämpfungsverarbeitung ausgesetzt in einem PID + lokaler Phasenführungsverarbeitungsabschnitt (PID + local phase lead processing section) 31-1 und durch einen Kerbfilter 31-2 weitergeleitet, um Vibrationskomponenten zu entfernen und um in Spannungsbefehlssignale Vα und Vβ umgewandelt zu werden. Dann werden die Spannungsbefehlssignale Vα und Vβ in einem Koordinatenwandler 31-3 in Steuer-Ausgangssignale V_xu und V_yu umgewandelt durch eine Lagesteuerung zum Liefern an einen Treiberabschnitt 32.
Der Treiberabschnitt 32 umfasst die Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c und 13d und die Treiberschaltung 24 zum Erregen bzw. Ansteuern dieser Spulen. Die Steuersignale V_xu und V_yu werden an die jeweiligen Treiberschaltungen 24 geliefert, in denen sie in Erregungs- bzw. Ansteuerströme I_xu+, I_xu–, I_yu+ und I_yu– umgewandelt werden zum Versetzen des Ankers 14 in irgendeine der positiven und negativen Richtungen der X- und Y-Achsen gemäß 3. Die Erregungsströme I_xu+, I_xu–, I_yu+ und I_yu– werden an die Elektromagnetspulen 13a, 13b, 13c und 13d geliefert, um die Lage des gesteuerten Systems (Träger 6) zu steuern. In diesem Fall sind die Drehmitte (Kugellager 42) des Trägers 6 und die X- und Y-Achsen des Ankers 14 gemäß 3 um eine vorbestimmte Höhe (L) voneinander getrennt. Wenn daher der Anker 14 in der positiven oder negativen Richtung der X- oder Y-Achse gemäß 3 versetzt wird, kann der Trägerkörper 9, d.h. der Träger 6 in einer gewünschten Richtung bezüglich der Horizontalebene um das Kugellager 42 als die Drehmitte herum gekippt werden.
Bei einem Poliervorgang wird der Halbleiterwafer 3, der durch den Träger 6 getragen wird, durch den Luftzylinder 22 gegen das Poliertuch 2 gedrückt, das durch den Motor gedreht wird, während eine abreibende Flüssigkeit Q auf das Poliertuch 2 geliefert wird. Die Andrückkraft des Wafers 3 wird durch die Antriebswelle 7 und die Universalkupplung 8 auf den Waferträgerkörper 9 übertragen, der den Wafer 3 hält. Die abreibende Flüssigkeit Q, die aus der Düse 60 geliefert wird, fließt zwischen den Wafer 3 und das Poliertuch 2, um das Polieren des Wafers zu ermöglichen bzw. zu fördern.
Während des Poliervorgangs wird die Lage des Trägerkörpers 9 gesteuert durch die Lagesteuerung 11. In diesem Fall, wird wie oben bemerkt, die Verkippung bzw. Neigung des Trägerkörpers 9 detektiert durch Verarbeitung der Ausgänge der Versetzungssensoren 15 (15a₁ , 15a₂ ; 15b₁ , 15b₂ ; 15c₁ , 15c₂ ; und 15d₁ , 15d₂ ) so dass der Trägerkörper 9 steuerbar ausgerichtet ist bezüglich einer Horizontalebene, und zwar gemäß irgendeiner Neigung der Polieroberfläche des Poliertuchs 2, das in Kontakt mit dem Wafer steht, um die Oberfläche des zu polierenden Wafers strikt parallel mit der Polieroberfläche zu halten, wobei der Druck, der an die Oberfläche des zu polierenden Wafers angelegt wird, gesteuert wird, um ihn über die gesamte Fläche davon gleichförmig zu halten. Jedoch ist in einigen Fällen eine solche Parallelität zwischen der Oberfläche des zu polierenden Wafers 3 und der Polieroberfläche des Drehtischs nicht immer notwendig und statt dessen kann der an die Oberfläche des zu polierenden Wafers angelegte Druck derart gesteuert werden, dass er gleichförmig ist, durch Beibehalten der Oberfläche des Wafers unter einem leichten Winkel relativ zur Polieroberfläche.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Andrückkraft des Trägerkörpers 9 gegen die Polieroberfläche des Drehtischs 1 erhalten durch Übertragen der Andrückkraft des Luftzylinders 22 direkt auf den Träger 6. Im Gegensatz zu der zuvor genannten bekannten Poliervorrichtung, welche Elektromagnetlagermittel verwendet zum Steuern einer Lage eines Waferträgers wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Lagesteuerung 11 nur verwendet zum Steuern der Neigung bzw. Verkippung des Trägers. Demgemäß ist die Lagesteuerung 11 in der Lage eine kompakte Größe und einen einfachen Aufbau zu besitzen. Um die Lage des Trägers 6 zu steuern, wird der Zustand der Polieroberfläche an der Oberseite des Drehtischs 1 einschließlich Wellungen oder Ähnlichem zuvor gemessen und in die Steuerung eingegeben, sodass eine optimale Lage oder Ausrichtung des Trägers 6 auf der Basis der zuvor eingegebenen Daten erhalten wird. Diese optimale Lage des Trägers 6 wird erreicht durch die Lagesteuerung 11 auf der Basis der Detektierung der Lage mittels der Versetzungssensoren 15.
Gemäß den 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Poliervorrichtung mit der oben beschriebenen Lagesteuerung 11 zum Steuern der Lage des Waferträgers 6 gezeigt.
Bei dieser Poliervorrichtung ist die Halteplatte 9A des Trägerkörpers 9 aus einem flexiblen Glied hergestellt und der Spalt G zwischen der Halteplatte 9A und Anbringungsplatte 9B ist in der Lage mit einem Druckfluid beaufschlagt zu werden. Ferner ist der Haltering 10 in einer Vertikalrichtung relativ zum Waferträger 6 bewegbar. Der Haltering 10 ist an seinem oberen Teil mit einer Fluidtasche 88 versehen, sodass der Haltering 10 gegen das Poliertuch 2 unabhängig von dem Waferträger gedrückt werden kann durch Einführen von Fluiddruck in die Tasche 88.
Der Spalt G steht strömungstechnisch in Verbindung mit einer Fluiddruckquelle 85 über ein Rohr bzw. einen Schlauch 89 mit einem Regler R₁. Die Halteplatte 9A ist insgesamt dünn ausgebildet, sodass wenn der Spalt G durch den dort eingeführten Fluiddruck unter Druck oder unter Unterdruck gebracht wird, die Unterseite der Halteplatte 9A als Ganzes gleichförmig verformt wird.
Wie in 8 dargestellt ist, umfasst der Haltering 10 ein erstes Halteringelement 10a und ein zweites Halteringelement 10b mit einem Querschnitt in der Form eines umgekehrten „L", das am ersten Halteelement 10a fixiert ist. Das zweite Halteringelement 10b ist fest über eine Vielzahl von Stiften 99 an der Halteplatte 9B des Waferträgerkörpers 9 verbunden und zwar an seinem oberen Ende, um zu ermöglichen, dass sich der Haltering 10 zusammen mit dem Waferträger 6 dreht. Ferner ist die Fluidtasche 88 ringförmig und zwischen dem Haltering 10 und dem Waferträger 6 angeordnet und an der Halteplatte 9A fixiert. Die Tasche 88 ist strömungstechnisch verbunden mit der Fluiddruckquelle 85 über ein Rohr bzw. einen Schlauch 90 mit einem Regler R₂.
Wie in 7 dargestellt ist, ist der Waferträgerbetätigungszylinder 22 mit der Fluiddruckquelle 85 verbunden über ein Rohr bzw. einen Schlauch mit einem Regler R₃. Die Unterseite (Waferhalteoberfläche) der Halteplatte 9A ist steuerbar verformbar, und zwar sowohl in einer konkaven als auch konvexen Art und Weise in einer vertikalen Richtung durch Steuern eines Drucks in dem Spalt G.
Die Regler R₁, R₂, R₃ sind mit einer Steuerung 124 verbunden, um eine Steuerung davon zu bewirken, wodurch die an den Wafer 3 und den Haltering 10 angelegten Drücke in geeigneter Weise gesteuert werden können. Es ist möglich, dass die Drücke, mit denen der Haltering 10 und der Wafer 3 gegen das Poliertuch gedrückt werden unabhängig voneinander kontrolliert werden.
Wie in 8 dargestellt ist, ist der Waferträger 6 mit einem zusätzlichen Fluidleitungssystem versehen einschließlich eines Durchgangslochs 2h, das in der Andrehungsplatte 9B ausgebildet ist, eines Durchgangslochs 3h, das in der Halteplatte 9A ausgebildet ist, eines Verbindungsrohrs bzw. eines – schlauchs 126, das die Durchgangslöcher 2h und 3h verbindet und eines Anschlusselements bzw. Fittings 127, das strömungstechnisch mit einer Druckquelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Fluidleitungssystem ermöglicht, das die Unterseite der Halteplatte 9A sicher den Wafer 3 unter dem Einfluss eines Vakuums hält, das an die Oberseite des Wafers 3 angelegt wird über das Fluidleitungssystem; zum Beispiel wenn der Wafer in Kontakt mit dem Poliertuch 2 aus einem außerhalb des Drehtischs liegenden Bereich gebracht wird. In einem Zustand, in dem der an der Unterseite der Halteplatte 9A gehaltene Wafer in Eingriff mit dem Poliertuch 2 steht, wie in 7 gezeigt ist, kann, wenn ein positiver Druck an die Oberseite des Wafers anstelle des Vakuums angelegt wird, eine Verformung des Wafers, die sich aus dem Einfluss des Vakuums ergeben kann, beseitigt bzw. behoben werden durch das Anlegen eines positiven Drucks. Ferner ist es auch möglich, dass das Fluidleitungssystem den Wafer von der Halteplatte 9A entfernt durch Anlegen eines positiven Drucks an die Oberseite des Wafers, zum Beispiel nach dem Polieren des Wafers.
Die Lagesteuerung 11 ist im Wesentlichen dieselbe, die bei den zuvor genannten Ausführungsbeispielen verwendet wurde, und zwar dahin gehend, dass die Lagesteuerung 11 den ringförmigen Anker 14 umfasst, der an der Anbringungsplatte 9B fixiert ist und den Elektromagnetkern 12, der an dem Trägerkopf 21 fixiert ist und mit den Elektromagnetspulen 13a bis 13d versehen ist. Die Steuerung 11 steuert die Lage des Waferträgers 6 in derselben Art und Weise, die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Die 9, 10 und 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit der Waferträgerlagesteuerung 11, die oben beschrieben wurde.
Dieses Ausführungsbeispiel ist von den anderen Ausführungsbeispielen dahin gehend unterscheidbar, dass die Poliervorrichtung für dieses Ausführungsbeispiel zusätzlich einen Andrückring 133 umfasst, der radial außerhalb des Halterings 10 vorgesehen ist. Der Andrückring 133 umfasst ein erstes Ringelement 133a, das aus Tonerdekeramik hergestellt ist und zweite und dritte Ringelemente 133b und 133c, die aus einem rostfreien Stahl hergestellt sind. Die ersten und zweiten Ringelemente 133a und 133b sind miteinander verklebt über einen Kleber und die zweiten und dritten Ringelemente 133b und 133c sind durch Bolzen bzw. Schrauben (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Die Unterseite des ersten Ringelements 133a bildet eine Andrückoberfläche 133f zum Drücken gegen das Poliertuch 2. Das Andrückelement 133 wird durch ein ringförmiges Lager 137 getragen, das zwischen dem dritten Ringelement 133c und einem zylindrischen Lagerlaufglied 136 vorgesehen ist, das fest mit der Anbringungsplatte 9b des Waferträgers 6 verbunden ist. Das ringförmige Lager 137 umfasst ein ringförmiges Lagergehäuse 137a und eine Anzahl von Kugellagern 137b, die durch die Kugellagerhaltemittel (nicht gezeigt) getragen werden, und zwar in einer solchen Art und Weise, dass sie, wie in 10 und 11 gezeigt ist, entlang horizontaler oberer und unterer Kreise in dem Lagergehäuse 137a angeordnet sind. Das Lagergehäuse 137a ist an dem dritten Ringelement 133c befestigt durch einen Befestiger 150, der an dem oberen Ende des dritten Ringelements 133c vorgesehen ist. Zwischen dem Andrückring 133 und dem Wafertragkopf 21 sind drei Luftzylindervorrichtungen 122 (11) vorgesehen. Die Lager 137 ermöglichen, dass der Andrückring 133 stationär gehalten wird, während sich der Waferträger 6 innerhalb des Andrückrings 133 dreht. Demgemäß kann der Andrückring 133 durch die Luftzylindervorrichtungen 122 gegen das Poliertuch 2 um den Haltering 10 herum angedrückt werden, während des Polierens des Wafers 3, um den Polieroberflächenzustand radial außerhalb und benachbart zum Umfang des Wafers 3 zu optimieren.
Die Waferträgerlagesteuerung 11 ist im Wesentlichen dieselbe, die bei den zuvor genannten Ausführungsbeispielen verwendet wurde. Der ringförmige Anker 14 ist an dem Andrückring 133 fixiert und der Elektromagnetkern 12 ist an dem Trägerkopf 21 fixiert und mit den Elektromagnetspulen 13a bis 13b versehen. Die Steuerung 11 steuert die Lage des Andrückrings 133 (und somit des Waferträgers 6) in derselben Art und Weise, die in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde.
Es sei bemerkt, dass die Halteplatte 9A des Waferträgers 6 mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 135 versehen ist, welche den Spalt G mit der Unterseite der Halteplatte 9A verbinden. An der Unterseite der Halteplatte 9A ist ein elastisches Pad bzw. Flächenelement 132 vorgesehen, dass eine Vielzahl von Durchgangslöchern umfasst, welche den Durchgangslöchern 135 entsprechen, die an der Halteplatte 9A ausgebildet sind. Somit kann der Fluiddruck in dem Spalt G an die Oberseite eines Wafers angelegt werden, der an der Unterseite des elastischen Pads 132 platziert ist. Ferner kann, wie in 10 dargestellt ist, der untere Endteil des Halterings 10 in seiner Radialrichtung dünn ausgebildet sein, um es zu ermöglichen, dass der Andrückring 133 oder das erste Ringelement 133a davon näher am Umfang des Wafers 3 platziert ist, der durch den Waferträger gehalten wird.
Gemäß den 12 und 13 ist ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Poliervorrichtung mit der Lagesteuerung 11, die in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, gezeigt.
Die Poliervorrichtung ist im Wesentlichen dieselbe wie die in den 9, 10 und 11 gezeigte mit der Ausnahme des Lagers, welche den Druckring 133 an dem Waferträger 6 hält. Bei dieser Poliervorrichtung besteht das Lager aus zwei Arten von Lagern 138 und 139. Das Lager 138 ist ein herkömmliches Radiallager zum Ermöglichen, dass der Waferträger sich relativ zum Andrückring 133 dreht, der stationär gehalten wird, während er die Positionsbeziehung in der vertikalen Richtung zwischen dem Waferträger 6 und dem Andrückring 133 beibehält. Die Lager 139 sind, wie in 13 dargestellt ist, um den Waferträger 6 mit einem Winkelintervall von 120 Grad vorgesehen und erlauben eine Relativbewegung zwischen dem Andrückring 133 und dem Waferträger 6 in einer Vertikalrichtung. Das Lager 139 umfasst ein äußeres Laufglied 139a, zylindrische Lager 139b, die in zwei Reihen und zwei Zeilen angeordnet sind, und ein inneres Laufglied 139c. Das Lager 138 ist zwischen dem inneren Laufglied 139c und der Anbringungsplatte 9B des Waferträgers 6 vorgesehen. Der oben beschriebene Lageraufbau ermöglicht, dass die Lager über eine längere Zeitdauer eingesetzt werden, als die, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß den 9 bis 11 dargestellt sind. Es sei bemerkt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel Labyrinthdichtungen 175, 176, 177 für die Lager 138 und 139 verwendet werden, um zu verhindern, dass Fremdpartikel in die Lager eintreten.
Gemäß den 14 bis 18 ist eine Poliervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den anderen Ausführungsbeispielen dahin gehend, dass der Waferträger 6 nicht mit einer Lagesteuerung wie oben in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, und statt dessen eine ähnliche bzw. gleiche Lagesteuerung 111 für den Drehtisch 1 vorgesehen ist.
Wie in den 14 und 15 dargestellt ist, ist der Drehtisch 1 mit einer Drehwelle 102 eines Motors (nicht gezeigt) verbunden über ein Universalgelenk, das obere und untere Kupplungsglieder 103 und 104 aufweist. Das untere Kupplungsglied 104 ist an dem oberen Ende der Drehwelle 102 des Motors befestigt. Das obere Kupplungsglied 103 ist an der Unterseite des Drehtischs 1 befestigt. Ein selbst ausrichtendes Roll- bzw. Walzlager 105 ist zwischen dem unteren Kupplungsglied 104 und dem oberen Kupplungsglied 103 angeordnet, um zu erlauben, dass sich der Drehtisch 1 und das obere Kupplungsglied 103 in irgend einer gewünschten Richtung bezüglich des unteren Kupplungsglied 104 um das selbst ausrichtende Rollenlager 105 als Drehmitte neigt bzw. verkippt. Das Universalgelenk umfasst ferner einen kurzen säulenförmigen Stift 106, der an dem Kupplungsglied 104 fixiert ist und mit einem Eingriffsloch 103a in Eingriff steht, das in dem oberen Kupplungsglied 103 ausgebildet ist, um eine Drehung von der Welle 102 auf den Drehtisch 1 zu übertragen. Es sei bemerkt, dass ein vorbestimmter Freiraum zwischen dem Eingriffsloch 103a und dem Stift 106 vorgesehen ist, so dass ein Neigen bzw. Verkippen des Drehtischs 1 erlaubt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Drehtischlagesteuerung 111 zum Steuern der Lage des Drehtischs 1 einen Elektromagnetkern 112, der in einem Rahmen 128 befestigt ist. Der Elektromagnetkern 112 ist mit vier Magnetpolen 112a, 112b, 112c und 112d versehen. Vier Elektromagnetspulen 113a, 113b, 113c und 113d sind an die jeweiligen Magnetpole 112a bis 112d gewickelt. Die Lagesteuerung 111 umfasst ferner einen ringförmigen scheibenförmigen Anker 114, der zu dem Magnetpolen 112a bis 112d über einen Spalt weist. Der Anker 114 ist an dem Drehtisch 1 befestigt.
Wie in den 15 und 17 dargestellt ist, besitzen die Magnetpole 112a bis 112d jeweils eine invertierte U-förmige Schnittkonfiguration. Die inneren Teile der invertierten U-förmigen Magnetpole 112a bis 112d sind mit den jeweiligen Elektromagnetspulen 113a bis 113d umwickelt. Die Magnetpole 112a bis 112d und der Anker 114 sind aus einem magnetischen Material zum Beispiel einem Permalloy gebildet. Wie in 16 dargestellt ist, ist die Elektromagnetspule 113a an einer Position in positiver Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113b ist an einer Position in negativer Ausrichtung mit der X-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113c ist in einer Position in positiver Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Die Elektromagnetspule 113d ist in einer Position in negativer Ausrichtung mit der Y-Achse platziert. Vier Versetzungssensoren 115a, 115b, 115c und 115d sind an zwei Achsen R und S platziert, die um 45 Grad bezüglich der X- und Y-Achsen geneigt bzw. verkippt sind.
18 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung eines Steuerteils zum Steuern der Lagesteuerung 111 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Steuerteil im Wesentlichen derselbe, wie der Steuerteil gemäß 5, und zwar sowohl hinsichtlich der Anordnung als auch der Funktion.
Die 19 und 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Elektromagnetkerns 112, der versehen ist mit acht Elektromagnetspulen 112a bis 112h, die mit einem gleichmäßigen Winkelintervall von 45 Grad angeordnet sind, und Spaltsensoren 115a bis 115d mit einem gleichmäßigen Winkelintervall von 90 Grad.
Die 21 und 22 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel oder eine Variation des fünften Ausführungsbeispiels gemäß den 14 und 15. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle der magnetischen Lagesteuerung 111 eine andere Art einer Lagesteuerung 111 verwendet. Die Steuerung umfasst eine Vielzahl von Luftzylindervorrichtungen 220 (nur eines gezeigt) die um die drehbare Antriebswelle 221 mit einem gleichmäßigen Winkelintervall unter dem Umfang des Drehtischs 1 angeordnet sind. Die Zylindervorrichtung 220 umfasst einen Zylinderkörper, der an dem stationären Rahmen 222 fixiert ist und eine Stange, die sich aus dem Zylinderkörper nach oben erstreckt. Die Stange ist an ihrem oberen Ende mit einer Rolle bzw. Walze 230 versehen, die drehbar mit der Unterseite des Drehtischs 1 in Eingriff steht. Die Steuerung umfasst ferner einen Spaltsensor 234 der in der Lage ist einen Spalt zwischen dem Sensor 234 und der Unterseite des Drehtischs 1 abzufühlen. Auf der Basis der Werte der Spalte, die durch die Sensoren 234 abgefühlt werden, werden die Stangen der Zylindervorrichtungen ausgefahren oder zurückgezogen, um die Lage des Drehtischs zu steuern. Zur Vereinfachung wird eine Erklärung des Steuerteils der Steuerung weggelassen, da er im Wesentlichen derselbe ist, wie der für die Steuerungen für den Waferträger und den Drehtisch, der in Verbindung mit den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. In 21 bezeichnet das Bezugszeichen 238 ein Universalgelenk zum Verbinden der Antriebswelle 221 und des Drehtischs 1.
23 zeigt eine siebtes Ausführungsbeispiel oder eine Variation des fünften Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Antriebswelle 221 eine Scheibe 250 daran befestigt und eine Vielzahl von Zylindervorrichtungen 252 ist fest zwischen der Scheibe 250 und dem Drehtisch 1 vorgesehen. Spaltsensoren (nicht gezeigt) ähnlich zu den Spaltsensoren 234, die in dem sechsten Ausführungsbeispiel verwendet werden, sind an der Scheibe 250 angebracht. Die Lage des Drehtischs 1 wird in derselben Art und Weise bewirkt bzw. eingestellt, wie in dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die 24 und 25 zeigen ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung oder eine Kombination des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 6 und des Ausführungsbeispiels gemäß den 14 bis 18. Zum Zwecke der Vereinfachung wird eine detaillierte Erklärung davon weggelassen. 25 ist ein Blockdiagramm, das die Funktionsanordnung oder eine Kombination eines Steuerteils zum Steuern der Drehtischlagesteuerung 111 und eines Steuerteils zum Steuern der Waferträgerlagesteuerung 11 zeigt. Wie in der Figur dargestellt ist, besitzen der Drehtischsteuerteil und der Waferträgersteuerteil jeweils eine Anordnung ähnlich zu der des Steuerteils gemäß den 5 und 18. Die Elemente des Waferträgersteuerteils, welche dieselben sind wie in 5 sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie bei dem letzteren, und die Elemente des Drehtischsteuerteils, welche dieselben sind, wie die in 18 sind durch dieselben Bezugszeichen versehen, wobei sie zusätzlich ein "'" aufweisen. Die Anordnung gemäß 25 ist zusätzlich mit einer Rechnervorrichtung 36 versehen zum präzisen Detektieren relativer Positionen des Trägers und des Drehtischs auf der Basis von Signaleingängen von dem Trägersteuerteil und dem Drehtischsteuerteil. Insbesondere berechnet die Rechnervorrichtung 36 relative Fehler aus Information betreffend die Neigung des Trägers und Information betreffend die Neigung des Drehtischs zum Erzeugen gleichgerichteter Versetzungswerte α, β und α' und β', um dadurch zu erlauben, dass die Steuerung mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt wird. Normalerweise kann der Genauigkeitsgrad verbessert werden durch Korrigieren der gewünschten Position bzw. Sollposition des Trägers bezüglich der Verkippung des Drehtischs. Somit kann die Rückkopplung R2 des Drehtischs weggelassen werden. Ferner kann die Rechnervorrichtung weggelassen werden.
Wie zuvor bemerkt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung, die Lage des Waferträgers und/oder des Drehtischs gesteuert, so dass ein Poliervorgang durchgeführt werden kann, während eine Verteilung des Drucks, mit dem ein Wafer gegen das Poliertuch gedrückt wird, gleichförmig über die gesamte Waferoberfläche verteilt wird, die mit dem Poliertuch in Eingriff steht. Dem gemäß ist es möglich eine polierte Oberfläche mit einem hohen Grad an Flachheit zu erreichen.

Claims

Poliervorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Drehtisch (1) mit einer Polieroberfläche, die in Gleitkontakt mit einem zu polierenden Objekt (3) kommt, gekennzeichnet durch: einen Träger zum kippbaren Tragen des Drehtisches (1) und eine Lagesteuerung (111) zum Steuern einer Lage oder der Orientierung des Drehtischs (1).
Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lagesteuerung (111) die Lage des Drehtischs (1) steuert durch Steuerung eines Kippwinkels des Drehtischs (1) relativ zum Träger mittels einer elektromagnetischen Kraft.
Poliervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Poliervorrichtung einen stationären Rahmen (128) umfasst und wobei die Lagesteuerung (111) Folgendes aufweist: eine elektromagnetische Einrichtung (42, 113), die fest an dem stationären Rahmen (128) der Poliervorrichtung vorgesehen ist, und Ankermittel (114), die fest an dem Drehtisch (1) vorgesehen sind und die geeignet sind mittels einer elektromagnetischen Kraft bewegt zu werden, die durch die elektromagnetische Einrichtung erzeugt wird.
Poliervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Poliervorrichtung einen stationären Rahmen (222) umfasst und wobei die Lagesteuerung (111) Zylindervorrichtungsmittel (220) aufweist, die unter dem Drehtisch (1) vorgesehen und an dem stationären Rahmen (222) der Poliervorrichtung befestigt sind, und die in Eingriff stehen mit einer Unterseite des Drehtisches (1), so das die Zylindervorrichtungsmittel (220) die Lage des Drehtischs steuern durch Ausfahren und Einfahren davon.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes aufweist: einen Träger (6) zum Halten eines zu polierenden Gegenstandes (3) in einer Gleitkontaktbeziehung mit der Polieroberfläche, Druck- bzw. Andrückmittel (7), die an dem Träger (6) angebracht sind und in der Lage sind, den Träger (6) zu dem Drehtisch (1) zu drücken, während der Gegenstand (3) mit der Polieroberfläche in Eingriff steht und eine Trägerlagesteuerung (11) zum Steuern einer Lage oder Ausrichtung des Trägers (6).
Poliervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Druckmittel (7) eine Antriebswelle (7) sind, zum antriebsmäßigen Drehen des Trägers (6) und wobei die Poliervorrichtung ein Universalgelenk (8) aufweist, das die Antriebswelle (7) und den Träger (6) in einer solchen Art und Weise verbindet, dass der Träger (6) sich relativ zu der Antriebswelle (7) neigen bzw. verkippen kann.
Poliervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Poliervorrichtung einen Rahmen aufweist zum Tragen der Antriebswelle (7) in einer solchen Art und Weise, dass sich die Antriebswelle (7) um ihre Achse dreht und wobei die Trägerlagesteuerung (11) Folgendes aufweist: eine elektromagnetische Einrichtung (12, 13), die fest an dem Rahmen vorgesehen ist, und Ankermittel (14) die fest an dem Träger (6) vorgesehen sind, und die in der Lage sind, mittels einer elektromagnetischen Kraft bewegt zu werden, die durch die elektromagnetische Einrichtung erzeugt wird.
Poliervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Trägerlagesteuerung (11) Sensormittel (15) umfasst zum Abfühlen der Lage oder Ausrichtung des Trägers (6), so dass die Trägerlagesteuerung (11) die Lage des Wafers (3) ansprechend auf die abgefühlte Lage oder Ausrichtung steuert.
Poliervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Poliervorrichtung ferner Folgendes aufweist: ein Andrückglied (133), das radial außerhalb des Trägers (6) vorgesehen ist und unabhängig von dem Träger (6) hoch und runter bewegbar ist; eine Drückvorrichtung (122) zum Drücken des Andrückgliedes (133), und ein Lager (137) zum Tragen des Andruck-Gliedes (133) an dem Träger (6) in einer solchen Art und Weise, dass das Andrückglied (133) stationär gehalten wird, während dem Träger (6) erlaubt wird, sich zu drehen.
Poliervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Träger (6) ein Anbringungsglied (9B) umfasst, das mit den Andrückmitteln (7) verbunden ist und ein Gegenstandshalteglied (9A), wobei mit einem Spalt (G) dazwischen vorgesehen ist, und wobei das Gegenstandshalteglied (9A) eine Unterseite zum Halten eines zu polierenden Gegenstands aufweist und flexibel ist, so dass es in sowohl konkaver als auch konvexer Weise in einer vertikalen Richtung verformt werden kann durch Steuerung eines Drucks in dem Spalt (G).
Poliervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Träger (6) einen Haltering (10) umfasst, der an dem Außenumfang des Trägers (6) vorgesehen ist, um den an der Unterseite des Halteglieds (9A) gehaltenen Gegenstand (3) einzuschließen, wobei der Haltering (10) vertikal relativ zum Halteglied (9A) bewegbar ist, und wobei der Träger (6) ferner Andrückmittel (88) umfasst zum Andrücken des Halterings (10) vertikal gegen den Drehtisch (1).