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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung
zum Zuführen
einer zu polierenden Halbleiterscheibe zu einem Halbleiterscheiben-Haltekopf
sowie zum Aufnehmen einer polierten Halbleiterscheibe von dem Halbleiterscheiben-Haltekopf.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung,
die für
eine Vorrichtung zum Polieren der Oberfläche einer Halbleiterscheibe-Scheibe
verwendet werden soll, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterscheibe.
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Beschreibung des Stand der
Technik
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Das
feine Mustern von Halbleiterscheiben wurde in den vergangenen Jahren
als Ergebnis der Entwicklung hoch integrierter Halbleiterscheiben-Vorrichtungen
entwickelt. Da das feine Mustern der Halbleiterscheiben, die eine
vielschichtige Struktur aufweisen, leicht und sicher gemacht worden
ist, ist es besonders wichtig, die Oberfläche der Halbleiterscheiben
so fein wie möglich
im Herstellungsprozess einzuebnen. Eine feinere Einebnung der Oberfläche der
Halbleiterscheiben ermöglicht
eine verbesserte Muster-Präzision neben
der Fokussierung auf das leichte Aussetzen gegenüber Licht, wenn ein photolithographischer
Prozess für
das Mustern verwendet wird. Zusätzlich
kann die Produktion der Halbleiterscheiben billiger erfolgen, da
die Arbeitseffizienz ohne Bereitstellung komplizierter Gerätschaften
zur Herstellung der Halbleiterscheiben verbessert wird.
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Ein
chemisch-mechanisches Polierverfahren (ein CMP-Verfahren) wurde
zu diesem Zweck hervorgehoben, da das Verfahren den Oberflächenfilm
mit einem hohen Grad an Planarität
polieren kann.
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Die
Oberfläche
der Halbleiterscheiben wird mechanisch und chemisch poliert und
unter Verwendung eines Alkali-Schlamms, der SiO2 enthält, eines neutralen
Schlamms, der SeO2 enthält, eines sauren Schlamms,
der Al2O3 enthält, oder
eines Schlamms, der andere abrasive Mittel (diese werden der Einfachheit
halber im Anschluss als Schlamm bezeichnet) im CMP-Verfahren eingeebnet.
Ein Halbleiterscheiben-Haltekopf zum Halten der Halbleiterscheibe
(ein Halbleiterscheiben-Haltekopf)
sowie ein Polierkissen werden üblicherweise
in einer gegenüberliegenden
Beziehung zueinander in der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
zum Polieren der Oberfläche
der Halbleiterscheibe angeordnet und die Halbleiterscheibe wird
dadurch poliert, dass dem Halbleiterscheiben-Polierkopf ermöglicht wird,
auf dem Polierkissen durch Drücken
der Oberfläche
der Halbleiterscheibe auf das Polierkissen, während ein Schlamm zugeführt wird,
zu drehen.
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Obwohl
es wünschenswert
ist, dass das Polierkissen so planar wie möglich ist, ist dessen Oberfläche gestört, um so
eine Verringerung der Poliereigenschaften (Polierrate) dadurch zu
bewirken, dass es zum Polieren der Halbleiterscheibe verwendet wird,
oder das Polierverhalten (Gleichmäßigkeit des Polierens und der
Grad der Störung
der Dicke des verbleibenden Films auf der Halbleiterscheibe) wird dadurch
verringert, dass eine leichte Rauheit oder Neigung auf der Oberfläche des
Polierkissens aufgrund einer ungleichmäßigen Abrasion oder von Festsetzungen
des Kissens nach dem Polieren verringert wird. Daher wird das Polierkissen
einer Neugestaltung (Zurichtung) zum Wiederherstellen des Polierverhaltens
des Polierkissens unterworfen, wobei das Polierkissen nach dem Abschluss
eines Halbleiterscheiben- Polierprozesses
weiterdreht, während seine
Oberfläche
in Kontakt mit einem Zurichter ("Dresser") gelangt.
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Der
Polierprozess kann gleichzeitig mit dem Zurichtprozess ausgeführt werden,
wie dies in den 18 und 19 gezeigt
wird. Im ersten in 18 gezeigten konventionellen
Beispiel ist die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung mit einem
Halbleiterscheiben-Haltekopf 252 versehen, der an einer
Spitze eines Arms 251 angebracht ist, der so abgestützt ist,
dass er in der Lage ist, frei zu verschwenken, einem Schlamm-Zufuhrelement 253 zum
Zuführen
eines Schlamms zum Polierkissen 256, sowie einem Dresser 254.
Die Schlamm-Zufuhrvorrichtung 253 führt den
Schlamm direkt zum Polierkissen 256 zu, welches an der
Oberfläche
einer Platte 255 fixiert ist, und die Halbleiterscheibe
W, die an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 252 gehalten
wird, wird dadurch poliert, dass es der Halbleiterscheibe W ermöglicht wird,
sich zu drehen, während
sie in Kontakt mit der Oberfläche
der Polierkissens 256 steht.
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Der
Dresser 254 wird auf der anderen Seite in drehbarer Weise
mit einem Antriebsmechanismus 254 gehalten, welcher auf
einer Basis 258 abgestützt ist.
Die Basis 258 ist ebenso so abgestützt, dass sie linear entlang
der Richtung gleitbar ist, die mit dem Fall Y mit dem Führungselement 259 gekennzeichnet
ist. Der Dresser 254 richtet die Oberfläche des Polierkissens 256,
das eine gestörte
Poliereigenschaft nach dem Polieren der Halbleiterscheibe W hat,
zu. Die Halbleiterscheibe wird an einer anderen Seite von der Seite
zum Zurichten der Halbleiterscheibe auf dem Polierkissen 256 poliert.
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Im
zweiten in 19 gezeigten konventionellen
Beispiel ist die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 300 mit
drei drehbaren Platten 301 und Polierkissen 302 versehen,
die an deren Oberflächen
fixiert sind, wobei Halbleiterscheiben-Halteköpfe 304 an den Spitzen
der jeweiligen zwei abgezweigten Arme 303 vorgesehen sind,
sowie mit Zurichtern (Dressern) 306, die in der Lage sind,
entlang Führungselementen 305,
die entlang der radialen Richtung jedes Polierkissens 302 vorgesehen
sind, zu gleiten. Der Arm 303 wird mit dem Schwenklager 303a,
das in der Lage ist, frei zu verschwenken, abgestützt, und
die Halbleiterscheiben, die mit den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 304 abgestützt werden,
werden durch die jeweiligen Polierkissen 302 poliert. Die
Oberfläche
des Polierkissens 302 wird mit dem Dresser 306 zugerichtet,
der entlang der radialen Richtung des Polierkissens 302 gleitbar
ist, während
die Halbleiterscheibe gleichzeitig poliert wird.
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Das
dritte konventionelle Beispiel der Halbleiter-Poliervorrichtung umfasst eine Vorrichtung,
die einen Halbleiterscheiben-Haltekopf 350 verwendet, wie
dies in 20 gezeigt ist.
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In 20 ist
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 350 mit einem Kopfkörper 353 versehen,
der eine obere Platte 351 sowie eine zylindrische Umfangswand 352 umfasst,
die am Umfang der oberen Platte 351 fixiert ist, einer
Membran 354, die im Kopfkörper 353 ausgedehnt
ist und ein elastisches Material wie etwa Gummi umfasst, einen Druckeinstellmechanismus 356 zum
Einstellen des Drucks in einer Fluidkammer 358, einen scheibenförmigen Träger 355,
der an der unteren Fläche
der Membran 354 fixiert ist, sowie einen ringförmigen Rückhaltering 357, der
in konzentrischer Beziehung zum äußeren Umfang
des Trägers 355 angeordnet
ist.
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Der
Träger 355 sowie
der Rückhaltering 357 sind
an einem Träger-Fixierungsring 359 bzw.
einem Rückhaltering-Fixierungsring 362 fixiert,
die an der oberen Fläche
der Membran 354 vorgesehen sind. Der Rückhaltering 357 ist
in konzentrischer Beziehung mit einem leichten Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 355 und
der Umfangswand 352 angeordnet. Der leichte Spalt ist zum
Unterdrücken
des Verschiebungsbereichs des Rückhalterings 357 entlang
der radialen Richtung aufgrund einer elastischen Deformation der
Membran 354 vorgesehen.
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Die
Halbleiterscheibe W wird auf einem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen S
(ein Einsatz), der an der unteren Fläche des Trägers 355 vorgesehen
ist, fixiert, während
der äußere Umfang
der Halbleiterscheibe W mit dem Rückhaltering 357 verriegelt ist.
Die Halbleiterscheibe wird dadurch poliert, dass es dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 350 und
der Platte 361 ermöglicht
wird, sich zu drehen, wodurch eine relative Bewegung dann bewirkt
wird, wenn der Schlamm auf die Oberfläche des Polierkissens 363 und
die Polierfläche
der Halbleiterscheibe W von außen
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 350 zugeführt wird,
während
der Oberfläche
der Halbleiterscheibe W ermöglicht
wird, in Kontakt mit dem Polierkissen 363 zu gelangen,
welches auf der oberen Fläche
der Platte 361 fixiert ist.
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Der
Träger 355 sowie
der Rückhaltering 357 weisen
eine schwebende Struktur auf, in der beide Elemente in der Lage
sind, unabhängig
voneinander in aufsteigender und absinkender Richtung durch Deformation
der Membran 354 verschoben zu werden. Der Pressdruck des
Trägers 355 und
des Rückhalterings 357 auf
das Polierkissen 363 verändert sich abhängig vom
Druck in der Fluidkammer 358, der mit dem Druckeinstellmechanismus 356 eingestellt
ist.
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Während die
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung, wie sie in den ersten und
zweiten konventionellen Beispielen gezeigt ist, zur Polierung der
Halbleiterscheibe effektiv ist, kann der Halbleiterscheiben-Polierprozess
und der Zurichtprozess gleichzeitig aufgebracht werden können. Wenn
die Halbleiterscheibe jedoch mit der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
poliert wird, wie sie in dem ersten konventionellen Beispiel gezeigt
ist, wird der Schlamm direkt auf die Oberfläche des Polierkissens 256 von
außen des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 252 zugeführt. Ein
Großteil
des zugeführten
Schlamms strömt
durch die auf die sich drehende Platte 255 aufgebrachte Zentrifugalkraft
nach außen
und erzwingt die Zufuhr einer großen Menge von Schlamm zum Erzielen
eines ausreichenden Poliereffekts. Eine große Menge an teuren abrasiven
Mitteln wird ohne effektive Verwendung des Schlamms verbraucht.
Zusätzlich muss
der beim Polieren erzeugte Polierabfall durch Zuführen des
Schlamms auf der Oberfläche
des Polierkissens ausgewaschen werden, was ebenso eine große Menge
an Schlamm verbraucht, was das Entfernungsverfahren kostenintensiv
und nur wenige effektiv gestaltet. Dieses Problem liegt auch bei
der im dritten konventionellen Beispiel gezeigten Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
vor.
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Da
der Dresser 254 einen großen Installationsbereich beansprucht,
ist nur eine geringe Anzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 252 anbringbar, was
die Effizienz der Vorrichtung insgesamt verringert.
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Im
zweiten konventionellen Beispiel weist der Dresser 306 eine
geringere Größe als der
Dresser 302 auf und verfährt linear in Bezug auf das
Polierkissen 302. Dementsprechend ist es schwierig, das
gesamte Polierkissen 302 gleichmäßig niederzudrücken, wodurch
die Einebnung der Oberfläche
des Polierkissens 302 unzureichend ist.
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Das
vierte konventionelle Beispiel einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
ist in 21 gezeigt. Die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 400 ist
mit einem Halbleiterscheiben-Haltekopf 401 zum Halten der
zu polierenden Halbleiterscheibe W versehen und ein Polierkissen 402 ist
an der gesamten oberen Fläche
der in Scheibenform ausgebildeten Platte 403 fixiert. Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 401 ist am Boden
eines Karussells 404 als Kopf-Antriebsmechanismus befestigt, der
mit einer Spindel 411 abgestützt wird und einer planetarischen
Bewegung auf dem Polierkissen 402 unterzogen ist. Es ist
möglich,
das Zentrum der Platte 403 und das Zentrum der Drehung
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 401 in exzentrischer
Beziehung zueinander anzuordnen.
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Die
Platte 403 ist horizontal am Zentrum einer Basis 405 angeordnet
und dreht sich um die axiale Linie mit einem Platten-Antriebmechanismus,
der in der Basis 405 vorgesehen ist. Führungssäulen 407 sind an der
Seite der Basis 405 vorgesehen und eine obere Befestigungsplatte
(Brücke) 409 zum
Abstützen
eines Karussell-Antriebmechanismus 410 ist zwischen den
Führungssäulen 407 angeordnet.
Der Karussell-Antriebmechanismus 410 dient
zum Drehen eines Karussells 404, das unterhalb der Vorrichtung
vorgesehen ist, um die axiale Linie herum.
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Brückenstützen 412 sind
so angeordnet, dass sie von der Basis 405 nach oben hervorstehen, und
ein Spalteinstellmechanismus 413 ist an der Spitze jeder
Brückenabstützung 412 vorgesehen.
Ein Verriegelungselement 414 ist auf der anderen Seite oberhalb
der Brückenabstützung 412 in
einer gegenüberliegenden
Beziehung zueinander angeordnet. Das Verriegelungselement 414 ist
an der oberen Befestigungsplatte (Brücke) 409 fixiert und
steht von der oberen Befestigungsplatte (Brücke) 409 nach unten hervor.
Der Raum zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 401 und
dem Polierkissen 402 wird durch Einstellen des Spalteinstellmechanismus 413 so
eingestellt, dass es der Brückenabstützung 412 ermöglicht wird,
in Kontakt mit dem Verriegelungselement 414 zu gelangen.
Die Halbleiterscheibe W wird dadurch poliert, dass es der auf dem
Halbleiterscheiben-Haltekopf 401 gehaltenen
Halbleiterscheibe ermöglicht
wird, die Oberfläche
des Polierkissens 402 zu berühren, während es dem Karussell 404 und
der Platte 403 ermöglicht
wird, sich zu drehen.
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Während eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 401, die die
Halbleiterscheiben W halten, vorgesehen ist, verschiebt sich die
Position des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 401 zeitweise leicht
von der Position des an der Platte 403 fixierten Polierkissens 402,
wenn die Dicke des Polierkissens 402 durch die Polierung
reduziert wird, wodurch ein Problem bewirkt wird, dass die Gleichmäßigkeit
und Planarität
der Halbleiterscheibe W zu schlecht wird. Die Einstellung des Spalteinstellmechanismus 413 ist
jedoch nicht jedes Mal praktikabel, sondern macht es ebenso schwierig,
die Positionierung des Halbleiterscheibe-Haltekopfs und des Polierkissens
nach rechts und links in einer Mikrometer-Einheit unter Verwendung des Spalteinstellmechanismus 413 einzustellen,
während
es dem Pressdruck, der während des
Polierens erzeugt wird, ausgesetzt ist. Ebenso wird die Positionsverschiebung
durch Dimensionsveränderungen
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 401 bewirkt, wodurch
exzessiv polierte Halbleiterscheiben und unzureichend polierte Halbleiterscheiben
hergestellt werden.
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Das
Polieren der Halbleiterscheibe W unter Verwendung der in dem zweiten
konventionellen Beispiel gezeigten Poliervorrichtung wird im Anschluss beschrieben
werden. In 19 wird die zu polierende Halbleiterscheibe
W an jedem Halbleiterscheiben-Haltekopf 304, der an jeder
Spitze der zwei verzweigten Arme 303 vorgesehen ist, gehalten.
Diese Halbleiterscheiben W werden durch die Rotation poliert, während es
ihnen ermöglicht
wird, Kontakt mit jedem Kissen 302 (im Anschluss als jeweiliges
Polierkissen 302a, 302b und 302b bezeichnet)
zu gelangen, welche an den jeweiligen Oberflächen der drei drehbaren Platten 301 fixiert
sind. Die Polierkissen 302a und 302b dienen als
primäre
Polierkissen, während
das Polierkissen 302c als Sekundär-Polierkissen dient. Diese
Polierkissen 302a, 302b und 302c werden
mit den Dressern 306, die in der Lage sind, sich mit den
Führungselementen 305,
die entlang der jeweiligen radialen Richtungen vorgesehen sind,
linear zu verschieben, zugerichtet. Der Arm 303 wird mit
dem Schwenklager 303a abgestützt, das in der Lage ist, frei
zu verschwenken. Die Halbleiterscheibe W wird mit dem Polierkissen 302c einer
Sekundär-Politur
unterzogen, nachdem es mit den Polierkissen 302a und 302b einer
Primär-Polierung
unterzogen wurde. Die Halbleiterscheibe W wird am Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 mit
einem flexiblen Handhabungsroboter 207 an einer Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Lösestation 308 angebracht und
wieder gelöst.
Der Handhabungsroboter 307 nimmt eine zu polierende Halbleiterscheibe
W aus einer zweiten Kassette 309 heraus und bringt die
Halbleiterscheibe W am Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 an
der Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Lösestation 308 an.
Die Halbleiterscheibe W wird nach dem Abschluss der Politur vom
Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 mit dem Handhabungsroboter 307 an
der Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Lösestation 308 wieder
gelöst
und zu einer Aufnahmekassette 310 transferiert.
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Da
die Halbleiterscheibe am Halbleiterscheibenkopf 304 mit
dem flexiblen Handhabungsroboter 310 angebracht und von
diesem wieder gelöst
wird, wird die Konstruktion des Handhabungsroboters 307 kompliziert.
Infolgedessen wird die Zuverlässigkeit des
Handhabungsbetriebs der Halbleiterscheibe W gefährdet oder die Instandhaltung
wie etwa eine Reinigung der Vorrichtung wird schwierig. Da der flexible Zugangsbereich
des Reinigungsroboters 307 zur Anbringung und Lösung der
Vielzahl von Halbleiterscheiben W am Halbleiterscheibe-Haltekopf 304 vergrößert werden
sollte, wird der Handhabungsroboter 307 eine große Größe aufweisen
und einen komplizierten Aufbau aufweisen, wodurch dessen Betrieb die
Betriebseffizienz verringert.
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Während die
Verwendung des Handhabungsroboters 307 selbst als bewegliches
Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Löseelement kompliziert sein
kann, bewirkt dies eine Verringerung der Zuverlässigkeit und Arbeitseffizienz
aufgrund des komplizierten Aufbaus der Gesamtvorrichtung, und die
Positionierung in Bezug auf den Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 wird
schwierig.
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Die
DE 43 45 408 A offenbart
eine Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
100,
die ein Halbleiterscheiben-Eingabe/Ausgabe-Modul
101 umfasst,
welches eine Laderoboter
111 zum Laden der zu polierenden
Halbleiterscheiben auf einem Index-Tisch
117 von einer
Halbleiterscheibenkassette umfasst, welche einen drehbaren, kreisförmigen Ring
118 inklusive
fünf Halbleiterscheiben-Entladebechern
129 und fünf Beladebechern
umfasst, die in Schritten von 36°C
um den Tisch herum vorliegen. Die Halbleiterscheiben auf dem Index-Tisch
werden durch Bewegen der Poliervorrichtung
132 von der
Position über dem
Poliertisch
134 zu einem Poliertisch
134 zu einer Position
oberhalb des Index-Tischs
117 zu den Halbleiterscheiben-Trägern
139 bis
143 transferiert.
Die Halbleiterscheiben auf dem Index-Tisch
117 werden durch
Anbringungselemente auf den Halbleiterscheiben-Trägern abgeladen
und jeder der Halbleiterscheiben-Träger wird zum Polieren der Halbleiterscheibe
auf den Poliertisch
134 gedrückt, und nach dem Polieren
wird die Halbleiterscheibe wieder durch Löseelemente zum Index-Tisch
zurück
transferiert und zur Halbleiterscheiben-Kassette
108 zurückgeführt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
zur Verfügung
gestellt, die umfasst: eine Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung zum Zuführen von
zu polierenden Halbleiterscheiben zu einem Halbleiterscheiben-Haltekopf,
der es den Halbleiterscheiben ermöglicht, auf einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
poliert zu werden, und zum Aufnehmen der Halbleiterscheiben von
dem Halbleiterscheiben-Haltekopf, nachdem sie poliert wurden, wobei
die Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung umfasst:
eine Ablage
zum Befestigen der Halbleiterscheibe; ein Ablagen-Transferelement
zum Ermöglichen,
dass die Ablage unterhalb des Halbleiterscheiben-Haltekopfs verläuft; und
ein Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Löseelement unterhalb der Ablage
zum Abringen einer Halbleiterscheibe, die auf der Ablage befestigt
ist und die zu polieren ist, auf der unteren Oberfläche des
Halbleiterscheiben-Haltekopfs, und zum Aufnehmen einer Halbleiterscheibe,
die am Halbleiterscheiben-Haltekopf
angebracht und poliert worden ist, vom Halbleiterscheiben-Haltekopf,
um die Halbleiterscheibe auf der Ablage zu befestigen; eine Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung,
die mit einer Platte (P) auf der Oberfläche versehen ist, auf der eine
Polierkissen (S) fixiert ist und zum Polieren der zu polierenden
Halbleiterscheiben durch Kontakt einer Oberfläche der Halbleiterscheiben,
die am Boden des Halbleiterscheiben-Haltekopfs gehalten wird, mit dem Polierkissen
und Drehen der Halbleiterscheibe mit dem Halbleiterscheibe-Haltekopf
durch eine relative Bewegung zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf und der
Platte; sowie einen Kopfantriebsmechanismus zum Bewegen einer am
Boden des Halbleiterscheiben-Haltekopfs gehaltenen Halbleiterscheibe
zwischen der Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung
und der Halbleiterscheibe-Poliervorrichtung;
wobei das Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Löseelement an einer Position
in einem Raum entfernt vom Polierkissen vorgesehen ist und der Kopf-Antriebmechanismus
den Halbleiterscheiben-Haltekopf so abstützt, dass er zwischen dem oberen
Teil des Polierkissens und dem oberen Teil des Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Loslöseelements
beweglich ist.
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Bei
der Verwendung der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt wird die Halbleiterscheibe durch die Ablage transferiert.
Die Ablage verläuft
unterhalb des Halbleiterscheiben-Haltekopfs, wo die Halbleiterscheibe
an dem Halbleiterscheibe-Haltekopf durch das unterhalb des Halbleiterscheiben-Haltekopfs
vorgesehener Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Loslösemechanismus
am Halbleiterscheiben-Haltekopf angebracht und von diesem wieder
gelöst
wird. Da die Transfervorrichtung und der Anbringungs- und Lösemechanismus
voneinander getrennt sind, wird der Mechanismus der jeweiligen Mechanismen
einfacher gestaltbar sein. Dementsprechend kann jeder Mechanismus
tatsächlich
bei hoher Geschwindigkeit neben einer Verbesserung der Zuverlässigkeit
und einer Erleichterung der Instandhaltung betrieben werden.
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Darüber hinaus
wird die Halbleiterscheibe in Übereinstimmung
mit dem ersten Aspekt mit der Ablage transferiert. Die Ablage bewegt
sich unterhalb des Halbleiterscheiben-Haltekopfs und die Halbleiterscheibe
wird mittels des dort vorgesehenen Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Lösemechanismus an
dem Halbleiterscheiben-Haltekopf angebracht und von diesem wieder
gelöst.
Da der Transfermechanismus und der Anbringungs-Lösemechanismus unabhängig voneinander
sind, kann der Aufbau jedes Mechanismus einfach sein, wodurch eine
Beschleunigung der Funktion jedes Mechanismus neben einer Verbesserung
der Zuverlässigkeit
mit leichter Instandhaltung realisiert werden kann.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf bewegt sich oberhalb des Halbleiterscheiben-Anbringungs- und
Lösemechanismus,
wenn die Halbleiterscheibe an der Halbleiterscheiben-Haltevorrichtung
angebracht und von dieser wieder gelöst wird, und bewegt sich oberhalb
der Polierkissens, wenn die Halbleiterscheibe poliert wird. Da der
Transfermechanismus und der Anbringungs-Lösemechanismus
unabhängig voneinander
sind, kann jeder Mechanismus einfach im Aufbau sein und der Betrieb
der jeweiligen Mechanismen kann in Wechselwirkung miteinander stabilisiert
werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Herstellen einer Halbleiterscheibe unter Verwendung einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß Anspruch
1, 3 oder 4 zur Verfügung
gestellt, umfassend: einen Polierschritt zum Polieren der Halbleiterscheibe
mittels einer relativen Bewegung zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf und der
Platte; und einen Halbleiterscheiben-Transferschritt zum Zuführen der zu
polierenden Halbleiterscheibe zum Halbleiterscheiben-Polierkopf,
und zum Aufnehmen der Halbleiterscheibe, die am Halbleiterscheiben-Haltekopf angebracht
ist und poliert wird, vom Halbleiterscheiben-Haltekopf, wobei die
zu polierende Halbleiterscheibe auf einer Ablage befestigt ist,
die so angeordnet ist, dass sie oberhalb des Halbleiterscheiben-Anbringungs- und
Lösemittels
verläuft,
während dem
Halbleiterscheiben-Haltekopf ermöglicht
wird, oberhalb der Ablage zu verlaufen, wobei die Halbleiterscheibe
dadurch poliert wird, dass es dem Halbleiterscheiben-Haltekopf ermöglicht wird,
auf dem Polierkissen (S) zu verlaufen, nachdem die Halbleiterscheiben,
die auf der Ablage befestigt sind, durch das Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Lösemittel
an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf befestigt wurde, und wobei die
Halbleiterscheibe nach dem Polieren von dem Halbleiterscheiben-Haltekopf
zum Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Löseelement
zugeführt
wird, um die Halbleiterscheibe auf der Ablage zu befestigen.
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Da
der Transfermechanismus und der Anbringungs-Lösemechanismus
unabhängig
voneinander gemäß dem Verfahren
zur Herstellung der Halbleiterscheibe gemäß dem zweiten Aspekt sind,
kann der Aufbau jedes Mechanismus einfach sein, wodurch die Funktion
jedes Mechanismus beschleunigt neben einer Verbesserung der Zuverlässigkeit
mit leichter Instandhaltung realisiert werden kann.
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Die
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung und der Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Lösemechanismus
sind unter einem Abstand zueinander angeordnet, neben der Tatsache,
dass der Halbleiterscheiben-Haltekopf sich oberhalb des Halbleiterscheiben-Anbringungs-
und Lösemechanismus bewegt,
wenn die Halbleiterscheibe am Halbleiterscheiben-Haltekopf angebracht und von diesem
gelöst wird,
und der Halbleiterscheiben-Haltekopf bewegt sich oberhalb des Polierkissens,
wenn die Halbleiterscheibe poliert wird. Infolgedessen ist der Aufbau
jedes Mechanismus einfach und der Betrieb der jeweiligen Mechanismen
kann ohne Wechselwirkung miteinander stabilisiert werden.
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Ein
Vorteil, der mit den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung erreichbar ist, ist, eine Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleiterscheibe zur Verfügung zu
stellen, mittels derer die Halbleiterscheibe genau und sicher am
Halbleiterscheiben-Haltekopf neben einer effizienten Polierung der Halbleiterscheibe
angebracht und wieder von diesem gelöst werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Um
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und um zu zeigen, wie diese
realisiert werden kann, wird nunmehr beispielhaft Bezug genommen
auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Draufsicht auf die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
zeigt, die dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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2 eine
Seitenquerschnittsansicht der in 1 gezeigten
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung zeigt;
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3 ein
Querschnitt zum Beschreiben des in der ersten Ausführungsform
zu verwendenden Halbleiterscheiben-Haltekopfs ist;
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4 einen
Querschnitt zeigt, der eine zweite Ausführungsform einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
darstellt, die dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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5 einen
Querschnitt zeigt, der die dritte Ausführungsform einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
darstellt, welche dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu
erläutern;
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6 eine
Gesamtzeichnung der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung gemäß der zweiten
und dritten Ausführungsform
zeigt, welche dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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7 eine
illustrierende Zeichnung der Anordnung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs
in der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß der zweiten
und dritten Ausführungsform
ist, welche dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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8 eine
Draufsicht gesehen von oberhalb der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
einer vierten Ausführungsform
zeigt, die dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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9 eine
Seitenansicht der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung aus 8 zeigt;
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10 einen
Querschnitt der Spindel der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß einer fünften Ausführungsform
zeigt, die dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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11 einen
Querschnitt des Halbleiterscheiben-Haltekopfs der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß der fünften Ausführungsform zeigt,
die dazu sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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12 die
gesamte Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt, die dazu
sinnvoll ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern;
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13 eine
Draufsicht auf die Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung und die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
zeigt, welche eine exemplarische Ausführungsform in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist;
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14 eine
Seitenansicht der Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung und der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
aus 13 zeigt;
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15 eine
vergrößerte Zeichnung
der Nähe
der Ablage der Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung und der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung,
wie sie in 13 gezeigt sind, zeigt;
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16 eine
vergrößerte Zeichnung
der Nähe
des Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Loslösemechanismus der Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung
und der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung, wie sie in 13 gezeigt
sind, zeigt;
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17 einen
illustrierenden Querschnitt des Halbleiterscheiben-Haltekopfs der
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß der sechsten
Ausführungsform
zeigt;
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18 eine
konventionelle Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung darstellt;
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19 die
konventionelle Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung darstellt;
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20 den
in der konventionellen Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung zu verwendenden Halbleiterscheiben-Haltekopf illustriert;
und
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21 die
konventionelle Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung illustriert, die eine
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
ist, an der die fünfte
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen
einer Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung, welche nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sind, jedoch für das Verständnis der vorliegenden Erfindung
sinnvoll sind, werden im Anschluss unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 der
Zeichnungen erläutert. 1 zeigt
eine Draufsicht gesehen von oberhalb der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
in der ersten Ausführungsform. 2 zeigt
einen Querschnitt der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung aus 1 und 3 zeigt
einen Querschnitt eines Beispiels des in dieser Ausführungsform
zu verwendenden Halbleiterscheiben-Haltekopfs.
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In
den 1 und 2 ist die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
mit einem Halbleiterscheiben-Haltekopf 11, einem Zurichtring 2,
der außerhalb
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 11 vorgesehen
ist, einer Ringführung 3,
die den Zurichtring 2 abstützt, sowie einer Düse 4 als
Schlamm-Zuführvorrichtung
versehen.
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Zwei
Halbleiterscheiben-Halteköpfe 11 werden
in frei drehbarer Weise in dieser Ausführungsform abgestützt. Eine
Halbleiterscheibe W, die mit dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 11 abgestützt wird,
berührt
die Oberfläche
eines Polierkissens Su, welches auf einer drehbaren Platte P fixiert
ist.
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Sämtliche
Materialien, die in konventioneller Weise bisher für das Polieren
von Halbleiterscheiben verwendet worden sind, können für das Polierkissen Su verwendet
werden, wobei Beispiele ein Velour-Kissen, das durch Imprägnieren
eines nicht gewebten Gewebes, welches Polyester mit einem weichen
Kunststoff wie etwa Polyurethan umfasst, vorbereitet wurde, ein
Velourlederkissen, das durch Ausbilden einer Kunststoffschaumschicht,
umfassend Polyurethanschaum auf einem Substrat wie etwa einem nicht
gewebten Polyestergewebe hergestellt ist, oder einen Kunststoffschaum-Bogen,
der unabhängig
geschäumtes
Polyurethan umfasst, beinhaltet.
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Ein
ringförmiger
Zurichtring 2 mit einer abrasiven Kornschicht an dessen
unterer Endfläche
wird an der Außenseite
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 11 vorgesehen. Der Zurichtring 2 ist
so ausgebildet, dass er einen Durchmesser aufweist, der größer ist
als der Außendurchmesser
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 11 und kleiner als der
Radius des Polierkissens Su ist und so vorbereitet ist, dass er
einen Spalt 6 in Bezug auf den Halbleiterscheiben-Haltekopf 11 aufweist.
Die abrasive Kornschicht, die auf der unteren Endfläche des
Zurichtrings 2 ausgebildet ist, berührt die Oberfläche des
Polierkissens Su.
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Der
Zurichtring 2 ist an dem Polierkissen Su befestigt und
es wird ihm ermöglicht,
durch die Reibkraft zwischen dem Zurichtring 2 und dem
Polierkissen Su, bewirkt durch die Rotation der Ebene P, sich zu
drehen. Die Walzenlager 3a sind an jeweiligen Ringführungen 3 vorgesehen,
die die Zurichtringe 2 zum Beibehalten der Positionen der
Zurichtringe 2 so abstützen,
dass sie nicht mit der Drehung der Zurichtringe 2 in Wechselwirkung
treten.
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Eine
Düse (Schlammzuführvorrichtung) 4 zum
direkten Zuführen
eines Schlamms auf die Nähe des
Zentrums des Polierkissens Su hin ist auf einer Basis 5 vorgesehen.
Die Düse 5 ist
so vorgesehen, dass ihre Spitze in Abstand zu der Oberfläche des Polierkissens
Su zum Zuführen
des Schlamms an einem Zwischenteil jedes Zurichtrings 2 angeordnet
ist.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 11 wird nunmehr beschrieben
werden. In 3 ist der Halbleiterscheiben-Haltekopf 11 mit
einem Kopfkörper 12 vorgesehen,
der eine obere Platte 13 und eine zylindrische Umfangswand 14,
eine im Kopfkörper
ausgedehnte Membran 15, einen scheibenförmigen Träger 16, der an der
unteren Fläche
der Membran 15 fixiert ist, sowie einen scheibenförmigen Rückhaltering 17 umfasst,
der in konzentrischer Beziehung der Innenwand der Umfangswand 14 und
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 16 vorgesehen
ist.
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Der
Kopfkörper 12 ist
aus der scheibenförmigen
oberen Platte 13 und der zylindrischen Umfangswand 14 zusammengesetzt,
die unterhalb des äußeren Umfangs
der oberen Platte 13 fixiert ist, und das untere Ende des
Kopfkörpers 12 weist
eine hohle Öffnung
auf. Die obere Platte 13 ist koaxial mit einer Welle 19 fixiert,
in der ein Strömungsweg 25,
der mit einem Druckeinstellmechanismus 30 in Wirkverbindung
steht, entlang der vertikalen Richtung ausgebildet ist. Eine Stufe 14a und
ein Verriegelungselement 20, welches auf die Innenseite
entlang der radialen Richtung hervorsteht, sind an dem unteren Ende
der Umfangswand 14 über
den gesamten Umfang hinweg ausgebildet.
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Die
Membran 15 umfasst ein elastisches Material wie etwa ein
faserverstärktes
Gummi, welches in Ringform oder in Scheibenform ausgebildet ist, und
ist mit einem Membrann-Fixierungsring 21 auf der
Stufe 14a, der an der Innenwand der Umfangswand 14 ausgebildet
ist, fixiert.
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Eine
Fluidkammer 24 ist oberhalb der Membran 15 ausgebildet
und steht in Wirkverbindung mit dem Strömungsweg 25, der in
der Welle 19 ausgebildet ist. Der Druck in der Fluidkammer 24 wird
durch Zuführen
eines Fluids wie etwa Luft von dem Druckeinstellmechanismus 30 durch
den Strömungsweg 25 eingestellt.
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Der
Träger 16,
der ein hochgradig starres Material wie etwa eine Keramik umfasst,
ist in einer Scheibe mit etwa konstanter Dicke ausgebildet und mit
einem Trägerfixierungsring 22 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 15 vorgesehen ist. Eine ringförmige Stufe 22a ist
am oberen Teil des Trägerfixierungsrings 22 ausgebildet,
und die Stufe steht mit einer Stufe 28a im Eingriff, die
an dem unteren Ende von Stopperbolzen 28 ausgebildet ist,
welche vertikal durch die obere Platte 13 hindurchtreten,
und mit Muttern 29 und Distanzringen 29a fixiert
sind. Infolgedessen ist die Membran 15 keiner exzessiven
Kraft dadurch unterworfen, dass der Stufe 22a ermöglicht wird,
mit der Stufe 28a auch dann in Eingriff zu stehen, wenn
die Membran 15 durch das Gewicht des Trägers 16 dadurch nach
unten gebogen wird, dass beispielsweise dem Halbleiterscheiben-Haltekopf ermöglicht wird,
anzusteigen.
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Der
Rückhaltering 17 ist
in Ringform zwischen der Innenwand der Umfangswand 14 und
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 16 ausgebildet und
in konzentrischer Beziehung zur Umfangswand 14 mit dem
Träger 16 mit
einem kleinen Spalt zwischen der Innenwand der Umfangswand 14 und
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 16 angeordnet. Der
Rückhaltering 17 ist
mit einem Rückhaltering-Fixierungsring 23 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 15 vorgesehen ist. Die obere Endfläche und
die untere Endfläche
des Rückhalterings 17 sind horizontal
ausgebildet. Eine Stufe 17a ist an der äußeren Umfangsfläche des
Rückhalterings 17 ausgebildet,
welche verhindert, dass der Halter 17 exzessiv dadurch
verschoben wird, dass es der Stufe 17a ermöglicht wird,
mit dem Verriegelungselement 20 im Eingriff zu stehen,
wenn der Halbleiterscheiben-Haltekopf 11 ansteigt, wodurch
die Membran 15 keiner lokalen Kraft unterliegt.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 11, wie etwa
solche, in denen der Halbleiterscheiben-Haltekopf mit einem Karussell
als Kopfantriebsmechanismus abgestützt wird, um so in der Lage
zu sein, frei geneigt zu werden, kann verwendet werden.
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Die
Halbleiterscheibe W wird zuerst auf der unteren Fläche des
Halbleiterscheiben-Haltekopfs 11 gehalten, wenn die Halbleiterscheibe
W mit der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 1 poliert
wird. Oder die Halbleiterscheibe W wird zuerst auf dem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen 16a (ein
Einsatz) fixiert, der an der unteren Fläche des Trägers 16 vorgesehen
ist. Dann wird es der Oberfläche
der Halbleiterscheibe W ermöglicht,
in Kontakt mit dem Polierkissen Su zu gelangen, das an der oberen
Fläche
der Platte P fixiert ist, während
der Umfang der Halbleiterscheibe W mit dem Rückhaltering 17 verriegelt
ist.
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Danach
wird der Druck in der Fluidkammer 24 dadurch eingestellt,
dass es einem Fluid wie etwa Luft ermöglicht wird, in der Fluidkammer 24 von
dem Strömungsweg 25 zu
strömen,
um so den Pressdruck des Trägers 16 und
des Rückhalterings 17 auf das
Polierkissen Su einzustellen. Da der Träger 16 und der Rückhaltering 17 eine
schwebende Struktur aufweisen, die in der Lage ist, sich unabhängig entlang
der Aufstiegs- und Abstiegs-Richtungen jeweils zu verschieben, ist
der Pressdruck auf das Polierkissen Su durch den Druck in der Fluidkammer 24 einstellbar.
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Die
Platte dreht sich, um die jeweiligen Halbleiterscheiben-Halteköpfe zu drehen,
während
der Pressdruck des Trägers 16 und
des Rückhalterings 17 auf
das Polierkissen Su eingestellt wird. Zur gleichen Zeit wird der
Platte P, auf der das Polierkissen Su fixiert ist, ermöglicht,
sich entlang der Gegenuhrzeigerrichtung, wie dies in 1 gezeigt
ist zu drehen, um den Schlamm von der Düse 4 zuzuführen.
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Da
der Zurichtring 2 an dem Polierkissen Su befestigt ist,
ist ihm ermöglicht,
sich durch die Reibkraft zwischen dem Polierkissen Su und der unteren Fläche des
Zurichtrings 2 zu drehen. In anderen Worten wird es, während der
zentrale Seitenabschnitt und der äußere Seitenabschnitt des Polierkissens
Su unterschiedlichen Kräften
unterworfen sind, die auf den Zurichtring 2 einwirken,
dem Polierkissen Su ermöglicht,
sich aufgrund des Vorteils des Unterschieds zwischen diesen Kräften zu
drehen. Beispielsweise dann, wenn das Polierkissen Su sich entlang
einer Gegenuhrzeigerrichtung dreht, wie dies in 1 gezeigt
ist, ist die Position b1, die mit dem äußeren Seitenabschnitt des Polierkissens
Su korrespondiert, der größten Reibkraft
unterworfen, die auf den Zurichtring 2 einwirkt. Da der
Zurichtring 2 so abgestützt
ist, dass er frei drehbar ist, während
dessen relative Position mit der Ringführung 3 beibehalten wird,
wirkt ebenso eine Kraft entlang der Gegenuhrzeigerrichtung auf den
Zurichtring 2 ein. Infolgedessen dreht sich der Zurichtring
zusammen mit der Drehung des Polierkissens Su, wodurch der erstere
sich entlang der Gegenuhrzeigerrichtung dreht.
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Ein
Antriebselement 3b, das die Walzenlager 31 und
einen Motor umfasst, kann mit einem Zahnriemen 3c verkoppelt
sein, um den Zurichtring zu ermöglichen,
sich aktiv zu drehen. Eine Hilfskraft wird auf den Zurichtring 2 dadurch
aufgebracht, dass die Walzenlager 3a drehbar gestaltet
sind, wodurch die Drehung des Zurichtrings 2 sanft erfolgt.
Die Drehung einer Vielzahl von Walzenlagern 3a wird sicher
dadurch synchronisiert, dass es den Walzenlagern 3a ermöglicht wird,
sich mit einem Antriebselement 3b zu drehen.
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Selbstverständlich ist
es möglich,
den Zurichtring 2 mit dem Antriebselement 3b aktiv
zu drehen. Beispielsweise wird dem Zurichtring 2 ermöglicht,
durch Bereitstellen eines Zahnrads am äußeren Umfang des Zurichtrings 2 sowie
einem Zahnrad an dem Walzenlager 3a sich zu drehen und
in Eingriff mit den Zahnrädern
zu stehen.
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Die
Oberfläche
des Polierkissens Su wird durch die Funktion der abrasiven Kornschicht,
die an der unteren Endfläche
des Zurichtrings 2 ausgebildet ist und dadurch, dass jedem
Zurichtring 2 ermöglicht wird
sich zu drehen, zugerichtet.
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Das
Polieren der Halbleiterscheibe W und die Zurichtung des Polierkissens
Su wird mit guter Effizienz dadurch zeitgleich ausgeführt, dass
die Zurichtringe 2 an den jeweiligen Außenseite der Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 11 vorgesehen
ist, wie dies oben bereits beschrieben wurde.
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Da
der Halbleiterscheiben-Haltekopf im zylindrischen Zurichtring 2 angeordnet
ist, wird der Raum innerhalb des Zurichtrings 2 effektiv
ausgenutzt. Infolgedessen kann eine Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 11 und
Zurichtringen 2 auf dem Polierkissen Su angeordnet werden,
um die Leistungseffizienz der Gesamtvorrichtung zu verbessern.
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Das
Polierkissen wird zusammen mit der Korrektur der Form (Zurichten)
durch Anordnen einer Vielzahl von Zurichtringen 22, die
mit ringförmigen abrasiven
Kornschichten versehen sind, zugerichtet. Obwohl die Oberfläche des
Polierkissens Su ein wenig rau wird, wenn die Dicke des Polierkissens
Su selbst ungleichmäßig ist,
oder dann, wenn die Dicke der adhäsiven Schicht zur Fixierung
der Polierkissens Su auf der Platte P nicht gleichmäßig ist,
wird die Form so korrigiert, dass die Oberfläche des Polierkissens Su durch
Verwendung des Zurichtrings 2 eingeebnet wird.
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Da
der Zurichtring 2 auf dem Polierkissen Su befestigt wird,
wird die Druckkraft auf das Polierkissen Su durch das Gewicht des
Zurichtrings 2 bewirkt. Der Zurichtring 2 dreht
sich durch die Reibung zwischen dem Zurichtring und dem Polierkissen
Su und dreht sich nicht aufgrund der Verwendung aktiver Mittel unter
Verwendung von beispielsweise verschiedenen Arten von Betätigern.
Daher wird der Kontaktwinkel zwischen dem Zurichtring 2 und
dem Polierkissen Su nicht geneigt eingestellt, und das Polierkissen
Su wird nicht gewaltsam poliert. Infolgedessen wird das Polierkissen
Su gleichmäßig ohne
eine exzessive Polierung der Oberfläche der Polierkissens Su zugerichtet.
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Es
ist ebenso möglich,
eine Vielzahl von Düsen
zur Zufuhr von Schlamm zu den Spalten an den Umfängen jedes Halbleiterscheiben-Haltekopfs 11 zur
Verfügung
zu stellen. Da der Schlamm durch den Zurichtring 2 zurückgehalten
wird, während
sich das Polierkissen Su dreht, strömt durch Zufuhr des Schlamms
zum Spalt 6 der Schlamm niemals entlang einer radialen
Richtung aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen. Dementsprechend kann der
Verbrauch des Schlamms reduziert werden. Zusätzlich wird, da der Schlamm
direkt zum Umfang der zu polierenden Halbleiterscheibe W zugeführt wird,
das Polieren der Halbleiterscheibe W und das Zurichten des Polierkissens
Su mit niedrigen Kosten ausgeführt.
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Es
ist ebenso möglich,
ein Durchgangsloch an einem Teil der Umfangswand des Zurichtrings 2 zur
Verfügung
zu stellen. Die frische abrasive Zufuhr von der Düse 4 ersetzt
abgenutzte abrasive Stoffe, oder ein Polierabfälle enthaltender Schlamm dient
in einer vorgegebenen Proportion bei Ausgabe für den in dem Spalt 6 angesammelten
Schlamm, was eine Verschlechterung des Schlamms verhindert.
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[Zweite Ausführungsform]
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Eine
zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung sinnvolle zweite Ausführungsform wird im Anschluss
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 4 zeigt
einen Querschnitt eines Halbleiterscheiben-Haltekopfs 41,
der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung in der zweiten Ausführungsform.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 41 ist auf einem
Karussell 11 als Kopf-Antriebsmechanismus in der beispielsweise
in den 6 und 7 in ihrer Gesamtheit gezeigten
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung befestigt. Der Halbleiterscheiben-Haltemechanismus
wird einer Planeten-Bewegung
auf dem auf der gesamten Oberfläche der
oberen Fläche
der Platte 104, die in einer Scheibenform ausgebildet ist,
fixierten Polierkissen 106 unterzogen.
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In 6 ist
die Platte 104 horizontal am Zentrum an der Basis 103 angeordnet
und es wird ihr ermöglicht,
um die axiale Linie mit einem Plattenantriebsmechanismus zu drehen,
der in der Basis 103 vorgesehen ist. Sämtliche Materialien, die früher in konventioneller
Weise zum Polieren der Halbleiterscheibe verwendet worden sind,
können
für das
auf der Oberfläche
der Platte 104 fixierte Polierkissen 106 verwendet
werden und Beispiele von diesen beinhalten ein Velourkissen, das
durch Imprägnieren
eines Polyester mit einem weichen Kunststoff wie etwa Polyurehtan
umfassenden Gewebes bereitgestellt ist, ein Velourleder-Kissen,
das durch Ausbilden einer Kunststoffschaumschicht, die einen Polyurethanschaum
auf einem Substrat wie etwa einem nicht gewebten Polyestergewebe
vorbereitet wurde, oder einem Kunststoffschaumbogen, der unabhängig geschäumtes Polyurethan
umfasst, beinhalten.
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Führungssäulen 107 sind
an der Seite der Basis 103 vorgesehen und eine obere Befestigungsplatte
(Brücke) 109 ist
auf den Führungssäulen angeordnet.
Die obere Befestigungsplatte (Brücke) 109 stützt einen
Karussell-Antriebsmechanismus 110 ab und eine Karussell 111 ist
unterhalb des Karussell-Antriebsmechanismus 110 vorgesehen.
Der Karussell-Antriebsmechanismus 110 dient
zum Drehen des Karussells 111 um die axiale Linie herum.
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Brückenstützen 112 sind
so angeordnet, dass sie von der Basis 103 nach oben hervorstehen. Ein
Spalteinstellmechanismus 113 ist am oberen Ende der Brückenstütze 112 vorgesehen.
Ein Verriegelungselement 114 ist in einer gegenüberliegenden Beziehung
zur Brückenstütze 112 oberhalb
der Brückenstütze 112 angeordnet.
Das Verriegelungselement 114 ist an der oberen Befestigungsplatte
(Brücke) 109 fixiert
und steht von der oberen Befestigungsplatte (Brücke) 109 nach unten
hervor. Die Distanz zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 41, der
die Halbleiterscheibe W hält,
und dem Polierkissen 106 wird in etwa durch Einstellen
des Spalteinstellmechanismus 113 und dadurch eingestellt,
dass es der Brückenschaltung 112 ermöglicht wird,
das Verriegelungselement 114 zu berühren.
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Insgesamt
sechs Halbleiterscheiben-Halteköpfe 41 in
einer gegenüberliegenden
Beziehung zu der Platte 104 sind auf der unteren Fläche des
Karussells 111 vorgesehen. Die Halbleiterscheiben-Halteköpfe 41 sind
alle 60 Grad um die zentrale Achse des Karussells 111 mit
einem gleichen Abstand in Bezug auf das Zentrum des Karussells 111 angeordnet,
wie dies in 7 gezeigt ist. Jeder Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 rotiert
mit einem Kopfantriebsmechanismus (nicht gezeigt) entlang der Umfangsrichtung
und wird einer Planetenbewegung mit dem Karussell-Antriebsmechanismus 110 unterworfen.
Das Zentrum der Platte 104 und das Zentrum der Drehung
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 41 kann exzentrisch zueinander
stehen.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 wird im Anschluss beschrieben.
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Wie
in 4 gezeigt, ist der Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 mit
einem Kopfkörper 42 versehen, der
eine obere Platte 43 und eine zylindrische Umfangswand,
eine in dem Kopfkörper 42 ausgedehnte Membran 45,
einen an der unteren Fläche
der Membran 45 fixierten scheibenförmigen Träger 46 sowie einen
ringförmigen
Rückhaltering 47 umfasst,
der in einer konzentrischen Relation zur inneren Fläche der Umfangswand 44 und
der Umfangsfläche
des Trägers 46 steht.
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Der
Kopfkörper 42 ist
aus der scheibenförmigen
oberen Platte 43 und der zylindrischen Umfangswand 44,
die unterhalb des äußeren Umfangs
der oberen Platte 43 fixiert ist, zusammengesetzt, und das
untere Ende des Kopfkörpers 42 weist
eine hohle Öffnung
auf. Die obere Platte 43 ist koaxial an einer Welle 49 fixiert,
in der ein Strömungsweg 45,
der in Wirkverbindung mit einem Druckeinstellmechanismus 60 steht,
entlang der vertikalen Richtung ausgebildet ist. Eine Stufe 44a und
ein Verriegelungselement 60, das auf die Innenseite entlang
der radialen Richtung vorsteht, sind am unteren Ende der Umfangswand 44 über den
gesamten Umfang hinweg ausgebildet.
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Die
Membran 45, die ein elastisches Material wie etwa einen
faserverstärkten
Gummi umfasst, ist in einer Ringform oder Scheibenform ausgebildet und
mit einem Membrann-Fixierungsring 51 auf
der Stufe 44a, die an der Innenwand der Umfangswand 44 ausgebildet
ist, fixiert.
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Eine
Fluidkammer 54 ist an der Oberseite der Membran 45 ausgebildet
und steht in Wirkverbindung mit dem Strömungweg 55, der in
der Welle 49 ausgebildet ist. Der Druck in der Fluidkammer 54 wird durch
Zufuhr eine Fluids wie etwa Luft von dem Druckeinstellmechanismus 60 durch
den Strömungsweg 55 hindurch
eingestellt.
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Der
Träger 46,
der ein hochgradig starres Material wie etwa eine Keramik umfasst,
ist in eine Scheibe mit in etwa konstanter Dicke ausgeformt und mit
einem Trägerfixierungsring 52 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 45 vorgesehen ist. Eine ringförmige Stufe 52a ist
an dem oberen Teil des Trägerfixierungsrings 52 ausgebildet
und die Stufe steht im Eingriff mit einer Stufe 58a, die
an dem unteren Ende der Stopperbolzen 58 ausgebildet ist,
die vertikal durch die obere Platte 43 hindurchtreten und
mit Muttern 59 und Distanzringen 59a fixiert sind.
Infolgedessen unterliegt die Membran 45 keiner exzessiven Kraft
dadurch, dass der Stufe 52a ermöglicht wird, im Eingriff mit
der Stufe 58a auch dann zu treten, wenn die Membran 45 durch
das Gewicht des Trägers 46 dadurch
nach unten gebogen wird, dass dem Halbleiterscheiben-Haltekopf ermöglicht wird,
nach oben anzusteigen.
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Der
Rückhaltering 47 ist
in einer Ringform der Innenwand der Umfangswand 44 und
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 46 ausgebildet
und in einer konzentrischen Beziehung zur Umfangswand 44 und
dem Träger 46 mit
einem kleinen Spalt zwischen der Innenwand der Umfangswand 44 und der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 46 angeordnet.
Der Rückhaltering 47 ist
mit einem Rückhaltering-Fixierungsring 53 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 45 vorgesehen ist. Die obere Endfläche und
die untere Endfläche
des Rückhalterings 47 sind
horizontal ausgebildet. Eine Stufe 47a ist an der äußeren Umfangsfläche des
Rückhalterings 47 ausgebildet,
die verhindert, dass der Rückhaltering 47 exzessiv
dadurch verschoben wird, dass die Stufe 47a im Eingriff
mit dem Verriegelungselement 10 dann gelangt, wenn der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 nach oben steigt, wodurch
die Membran 45 keiner lokalen Kraft unterliegt.
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Eine
Verbindung 62 zum Verkuppeln mit einem Schlammzufuhrelement 61 ist
an der oberen Platte 43 des Kopfkörpers 42 vorgesehen.
Ein Kopfkörper-Rohr 63,
das entlang der vertikalen Richtung der oberen Platte 43 ausgebildet
ist und das in Wirkverbindung mit der Umfangswand 44 steht,
wird von der Verbindung 62 aus ausgebildet. Ein O-Ring 42a ist
zwischen der oberen Platte 43 und der Umfangswand 44 vorgesehen,
um es der oberen Platte 43 zu ermöglichen, in sicheren Kontakt
mit der Umfangswand 44 zu gelangen.
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Das
untere Ende des Kopfkörper-Rohrs 63 ist
so ausgebildet, dass es auf die innere Umfangsseite der Umfangswand 44 hin
hindurchtritt und mit einem Ende eines flexiblen Rohrs 64 verbunden
ist. Das flexible Rohr 64 ist aus einem elastischen Material
wie etwa einem Gummirohr gefertigt und das Ende des Rohrs steht
in Wirkverbindung mit einem Rückhaltering-Rohr 65,
das im Rückhaltering 47 ausgebildet
ist.
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Der
Rückhaltering 65 ist
so vorgesehen, dass das Rohr durch den äußeren Umfang und die untere
Fläche
des Rückhalterings
hindurchtritt und eine Schlammtasche 66 ist an der unteren
Endseite ausgebildet. Die Schlammtasche 66 steht in Wirkverbindung
mit dem Rückhaltering-Rohr 65 und
ist in eine ringförmige
Nut eingepasst, die entlang der unteren Fläche des Rückhalterings verläuft und
zur Seite des Polierkissens 6 hin offen ist. Die Schlammzufuhr
von dem Schlammzufuhrelement 61 strömt in die Schlammtasche 66 durch
das Kopfkörper-Rohr 63, das
flexible Rohr 64 und das Rückhaltering-Rohr 65 hinein.
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Wenn
die Halbleiterscheibe W unter Verwendung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 41 poliert wird,
wie dies oben bereits beschrieben wurde, wird die Halbleiterscheibe
W zuerst auf einem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen 6a (einem
Einsatz) fixiert. Dann wird der Oberfläche der Halbleiterscheibe W ermöglicht,
in Kontakt mit dem Polierkissen 106 zu gelangen, das auf
der oberen Fläche
der Platte 104 fixiert ist, während der Umfang der Halbleiterscheibe W
mit dem Rückhaltering 47 verriegelt
ist. Die untere Fläche
des Rückhalterings 47,
die mit der Schlammtasche 66 versehen ist, gelangt ebenso
in Kontakt mit dem Polierkissen 106.
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Anschließend wird
der Druck in der Fluidkammer 54 dadurch eingestellt, dass
es dem Fluid wie etwa Luft ermöglicht
wird, in die Fluidkammer 54 von dem Strömungsweg 55 hineinzuströmen, um den
Pressdruck des Trägers 46 und
des Rückhalterings 47 auf
das Polierkissen 106 einzustellen. Da der Träger 46 und
der Rückhaltering 47 eine
schwebende Struktur aufweisen, die in der Lage ist, unabhängig entlang
der Ansteig- und Absenk-Richtungen dadurch verschoben zu werden,
dass sie mit der Membran 45 abgestützt werden, ist der Pressdruck auf
der Polierkissen 106 durch den Druck in der Fluidkammer 54 einstellbar.
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Der
Platte 104 wird ermöglicht,
sich zu drehen, während
es dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 durch Einstellen
des Pressdrucks des Trägers 46 und
des Rückhalterings 47 auf
das Polierkissen 106 ermöglicht wird, eine Planetenbewegung
auszuführen.
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Während des
oben beschriebenen Prozesses wird der Schlamm vom Schlammzufuhrelement 61 zum
Kopfkörper-Rohr 63 zugeführt. Der
Schlamm strömt
durch das Kopfkörper-Rohr 63,
das flexible Rohr 64 und den Rückhaltering 65 in
die Schlammtasche 66 hinein. Da die Öffnungsseite der Schlammtasche 66 mit
dem Polierkissen 106 blockiert ist, wird der Schlamm gleichmäßig entlang
der ringförmigen Nut
der Schlammtasche 66 verteilt.
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Der
Schlamm wird von der Schlammtasche 66 auf die Oberfläche des
Polierkissens 106 dadurch zugeführt, dass der Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 sich
dreht. Die Oberfläche
der Halbleiterscheibe W wird poliert, nachdem der Schlamm auf die
Polierfläche
der Halbleiterscheibe W zugeführt
wurde.
-
Die
Polierfläche
der Halbleiterscheibe W wird effizient poliert, da der Schlamm direkt
von der Schlammtasche 66, die um die Halbleiterscheibe
W herum ausgebildet ist, zugeführt
wird. Die Schlammtasche 66 wird in einer ringförmigen Nut
an der unteren Fläche
des Rückhalterings 47 ausgebildet,
welche in Kontakt mit der Oberfläche
des Polierkissens 106 kommt. Dementsprechend strömt der Schlamm niemals
entlang der radialen Richtung auch dann aus, wenn das Polierkissen 106,
welches auf der Platte 104 fixiert ist, und der Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 sich
selbst drehen, da der Schlamm in der Schlammtasche 66 gehalten
wird, wodurch es möglich
wird, die Halbleiterscheibe mit einem minimalen Verbrauch an Schlamm
effizient zu polieren. Da der Halbleiterscheiben-Haltekopf 41 sich
selbst dreht, kann der Schlamm gleichmäßig auf die Oberfläche der
Polierkissens 106 geführt
werden, was es dem Schlamm ermöglicht,
eine effiziente Polierfunktion auszuüben.
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Während ein
Teil des durch das Polieren erzeugten Polierabfall mit dem Schlamm
in der Schlammtasche 66 durch Drehung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 41 und
des Polierkissens 106 gerührt wird, wird der Polierabfall,
der auf dem Polierkissen 106 anhaftet, effizient mit beispielsweise
einem pH-gesteuerten Wasser, das um das Zentrum des Polierkissens 106 zugeführt wurde,
entfernt.
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Es
ist ebenso möglich,
den Polierabfall unter Verwendung von nur Wasser, dessen pH-Wert
nicht eingeregelt wurde, oder eines verdünnten abrasiven Stoffs, zu
entfernen, um den Verbrauch teurer abrasiver Mittel zu reduzieren.
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Der
Schlamm wird ohne Ausübung
einer Verschiebung entlang der axialen Richtung zugeführt, wodurch
eine sichere Polierung durch Wirkverbindung des Kopfkörper-Rohrs 63 mit
dem Rückhaltering 65 unter
Verwendung des flexiblen Rohrs 64, das ein elastisches
Material umfasst, ermöglicht
wird.
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Während die
Schlammtasche 66 in dieser Ausführungsform so vorgesehen ist,
dass deren obere Fläche 66a parallel
zur unteren Fläche
des Rückhalterings 47 liegt,
wie dies in 4 gezeigt ist, kann eine Stufe
an der Seite des Trägers 46 und
der Seite der Umfangswand 44 vorgesehen sein. Beispielsweise
ist eine Absenkung der Seite des Träger 46 der oberen
Fläche 66a effektiv
zur Zuführung
einer größeren Menge
an Schlamm zur Seite der Halbleiterscheibe W, da der Schlamm in
der Schlammtasche 66 dazu neigt, leicht zur Seite der Halbleiterscheibe W
hin zu strömen.
Eine Absenkung der Seite der Umfangswand 44 der oberen
Fläche 66a ist
auf der anderen Seite für
eine bevorzugten Entfernung von Polierabfall effektiv, da der Schlamm
dazu neigt, leicht nach außen
zu strömen.
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[Dritte Ausführungsform]
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 71 gemäß einer dritten Ausführungsform,
die zum Verständnis der
vorliegenden Erfindung sinnvoll ist, wird im Anschluss unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 71, die in 5 in
der Gesamtzeichnung der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 101, beispielsweise
in 6 gezeigt, ist unter dem Karussell 111 als
Kopfantriebsmechanismus vorgesehen und diese werden einer Planetenbewegung
auf dem Polierkissen 106, das auf der Platte 104 fixiert
ist, unterworfen.
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In 5 ist
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 71 mit einem Kopfkörper 72 versehen,
der eine obere Platte 73 sowie eine zylindrische Umfangswand 74, eine
ein elastisches Material wie etwa ein faserverstärktes Gummi umfassenden Membran 75,
die im Kopfkörper 72 ausgedehnt
ist, einem an der unteren Fläche
der Membran 75 fixierten Träger 76 und einem Rückhaltering 77,
der in einer konzentrischen Beziehung zur Innenwand der Umfangswand 74 und der
Umfangsfläche
des Trägers 76 vorgesehen
ist, umfasst, vorgesehen.
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Ein
Strömungsweg 85,
der in Wirkverbindung mit dem Druckeinstellmechanismus 90,
der ebenso in Wirkverbindung mit einer Fluidkammer 84 steht,
in Wirkverbindung steht, ist entlang der vertikalen Richtung in
der Welle 79 zur Ankopplung an das Karussell 111 ausgebildet.
Die Membran 75 ist an einer Stufe 74a fixiert,
die am unteren Ende der Umfangswand 74 mit einem Membrann-Fixierungsring 81 ausgebildet
ist.
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Der
scheibenförmige
Träger 76 ist
mit einem Träger-Fixierungsring 82 über die
Membran 75 fixiert und der ringförmige Rückhaltering 77 ist
mit einem Rückhaltering-Fixierungsring 83 fixiert.
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Ein
Kopfkörper-Rohr 93 steht
in Wirkverbindung mit einer Verbindung 92, die mit dem
Schlammzuführelement 91 verbunden
ist. Das Kopfkörper-Rohr 93 ist
vertikal nach unten durch die obere Platte 73 auf eine
mittlere Höhe
hin ausgebildet, erstreckt sich auf die Umfangswand 74 hin
und verläuft schließlich durch
einen nahezu mittig angelegten Punkt der Umfangswand 74 auf
die untere Fläche
der Umfangswand 74 hin. Die obere Platte 73 und
die Umfangswand 74 sind über einen O-Ring 72a miteinander verkuppelt.
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Ein
ringförmiges
Stützelement 94 für den äußeren Ring
ist an der Außenseite
des Kopfkörpers 72 vorgesehen.
Der obere Teil des Stützelements 94 für den äußeren Ring
ist an der Seitenwand der oberen Platte 73 fixiert und
der untere Teil des Stützelements 94 für den äußeren Ring,
der auf einer Mittelhöhe
der Außenseite
der Umfangswand 74 positioniert ist, ist so ausgebildet,
dass er einen L-förmigen
Querschnitt aufweist, der auf die Innenseite gebogen ist, um eine Stufe 94a auszubilden.
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Ein
ringförmiger äußerer Ring 95 ist
im Innenraum des Stützelements 94 für den äußeren Ring vorgesehen.
Der äußere Ring 95 ist
mit dem inneren Raum des Stützelements 94 für den äußeren Ring mit
einem Außenring-Druckelement 96 verkuppelt, welches
ein elastisches Material wie etwa eine Feder umfasst, und wird so
abgestützt,
dass es in der Lage ist, sich entlang der aufsteigenden und absteigenden Richtung
zu verschieben.
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Eine
Stufe 95a, die zur Außenseite
hin hervorsteht, ist am oberen Teil des äußeren Rings 95 ausgebildet.
Die Stufe 94a des Stützelements 94 des Außenrings
dient zur Verbesserung der Bewegung nach unten des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 71, wenn
dieser mittels eines Ansteige-Absteige-Mechanismus 108 ansteigt.
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Die
untere Fläche
des Außenrings 95 berührt die
Oberfläche
des Polierkissens 106, um eine Schlammtasche 97 auszubilden,
die die Innenumfangsfläche
des Außenrings,
die Außenumfangsfläche des
Rückhalterings 77 und
die untere Fläche
der Umfangswand verwendet.
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Wenn
die Halbleiterscheibe W unter Verwendung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 71,
der wie oben beschrieben aufgebaut ist, poliert wird, wird die Halbleiterscheibe
W auf einem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen 76a (ein
Einsatz) fixiert, der an der unteren Fläche des Trägers 76 vorgesehen
ist, und mit dem Rückhaltering 77 verriegelt.
Dann wird die Oberfläche
der Halbleiterscheibe W in Kontakt mit dem Polierkissen 106 gebracht,
das auf der oberen Fläche
der Platte 104 fixiert ist. Die Druckkraft des Trägers 76 und
des Rückhalterings 77 auf
das Polierkissen 106 wird durch Einstellen des Drucks in
der Fluidkammer 84 eingestellt.
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Der
Platte 104 wird ermöglicht,
sich zu drehen, während
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 71 einer Planetenbewegung
unterworfen wird. Der Schlamm strömt durch das Kopfkörper-Rohr 93 von dem
Schlammzufuhrelement 91, um diesen in die Schlammtasche 97 zuzuführen.
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Da
der Rückhaltering 77 und
der Außenring 95 eine
schwebende Struktur aufweisen, mittels derer sie in der Lage sind,
entlang der axialen Richtung verschoben zu werden, können deren
untere Flächen
sicher in Kontakt mit dem Polierkissen 106 gelangen.
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Der
Schlamm wird auf die Oberfläche
des Polierkissens 106 von der Schlammtasche 97 dadurch
zugeführt,
dass es dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 71 ermöglicht wird,
sich zu drehen um die Halbleiterscheibe W zu polieren. Der Schlamm wird
effizient auf die Polierfläche
der Halbleiterscheibe W zugeführt,
da der Schlamm direkt von der Schlammtasche 97, die im
Umfang der Halbleiterscheibe W ausgebildet ist, zugeführt wird.
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Die
Schlammtasche 97 wird durch den Außenring 95, den Rückhaltering 77 und
die Umfangswand 74 umgeben und der Rückhaltering 77 sowie der
Außenring 95 weisen
jeweils eine schwebende Struktur auf, durch die der Rückhaltering 77 und
der Außenring 95 in
der Lage sind, sich entlang der aufsteigenden und absteigenden Richtung
mittels der Membran 75 und des Außenring-Druckelements 96 zu
verschieben. Dementsprechend berühren
deren unteren Flächen
das Polierkissen 106 sicher. Infolgedessen strömt der Schlamm
nicht in großer
Menge aufgrund der Zentrifugalkraft auch dann aus, wenn sich der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 71 selbst dreht, da der Schlamm
in der Schlammtasche 97 zurückgehalten wird. Der Schlamm
wird gleichmäßig auf
die Oberfläche
des Polierkissens 106 durch Drehung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 71 zugeführt, was
es dem Schlamm ermöglicht,
den Poliereffekt effizient auszuüben.
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Der
beim Polieren erzeugte Polierabfall wird dort mit den abrasiven
Stoffen in der Schlammtasche 97 vermischt, welche durch
Drehung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 71 gerührt werden,
wodurch ermöglicht
wird, dass der Polierabfall effizient von der Oberfläche des
Polierkissens 106 entfernt wird. Obwohl der Polierabfall
unter Verwendung einer großen Menge
von Schlamm im Stand der Technik herausgewaschen wurde, wird er
unter Verwendung des Schlamms entfernbar oder einer Lösung des Schlamms,
oder unter Verwendung von verdünnten abrasiven
Stoffen in der vorliegenden Erfindung, wodurch es möglich wird,
den Verbrauch teurer abrasiver Stoffe zu begrenzen.
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Es
ist selbstverständlich
möglich,
die Schlammtasche auf der unteren Fläche des Rückhalterings 77 des
Halbleiterscheiben-Haltekopfs 71 zur Verfügung zu
stellen. Der oben beschriebenen Aufbau ermöglicht es dem Schlamm, in die
Schlammtasche, die auf der unteren Fläche des Rückhalterings 77 ausgebildet
ist, zuzuführen
und in die Schlammtasche 97 hinein, die zwischen dem Rückhaltering 77 und
dem Außenring 95 ausgebildet
ist, durch Bereitstellen des äußeren Rings 95 an
der Außenseite
des Kopfkörpers 72,
um die Menge an herausströmenden
abrasiven Stoffen zu reduzieren und somit die Menge an Abfall-abrasiven
Stoffen zu begrenzen.
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[Vierte Ausführungsform]
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Die
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform
ist zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung sinnvoll und wird im Anschluss unter
Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben.
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In
den 8 und 9 ist die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 115 mit
einem Halbleiterscheiben-Haltekopf 116, einem Schlammhaltering 117,
der an der Außenseite
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 116 vorgesehen ist, einer
Ringführung 118 zum
Abstützen
des Schlammhalterings 117 und einem Schlammzufuhrelement 119 vorgesehen. Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 116, wie er beispielsweise
in 20 gezeigt ist, kann verwendet werden.
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Die
Halbleiterscheiben-Halteköpfe 116,
zwei in dieser Ausführungsform,
werden auf der Basis 112 in einer frei drehbaren Weise
abgestützt.
Die mit den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 116 abgestützten Halbleiterscheiben
W gelangen in Kontakt mit der Oberfläche eines Polierkissens 121,
welches auf einer sich drehenden Platte 120 fixiert ist.
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Der
ringförmige
Schlammhaltering 117, der außen an den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 116 ausgebildet
ist, ist so ausgebildet, dass er einen Durchmesser aufweist, der
größer als
der Außendurchmesser
der Halbleiterscheiben-Halteköpfe 116 und
kleiner als der Radius des Polierkissens 121 mit einem
Spalt 123 von den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 116 ist.
Die untere Endfläche
des Schlammhalterings 117 gelangt in Kontakt mit der Oberfläche des
Polierkissens 121.
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Der
Schlammhaltering 117 ist an dem Polierkissen 121 befestigt
und es wird ihm ermöglicht, durch
die Reibkraft zwischen dem Polierkissen 121 und dem Schlammhaltering 117,
erzeugt durch die Rotation der Platte 120, sich zu drehen.
Die Ringführung 118,
die den Schlammhaltering 117 abstützt, ist zwischen zwei Walzenlagern 118a vorgesehen,
welche den Schlammhaltering 117 so abstützen, dass er nicht die Drehung
des Schlammhalterings 117 beeinflusst.
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Ein
Schlammzufuhrelement 119 zum Zuführen des Schlamms zum Spalt 123,
der zwischen dem Schlammhaltering 117 und dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 116 ausgebildet
ist, ist an der Basis 122 vorgesehen. Das rohrförmige Zufuhrelement 119 für abrasive
Stoffe ist an zwei Seiten zur Zufuhr des Schlamms zu den jeweiligen
Spalten 123 mit dessen Spitzen in einem Raum entfernt vom
Polierkissen 121 angeordnet.
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Ein
Auslass 117a ist als Durchgangsloch am unteren Teil der
Seitenwand des Rückhalter-Halterings 117 zum
Ersetzen des im Spalt 123 angesammelten Schlamms mit frischer
abrasiver Zufuhr von der Schlammzufuhrkammer 119 ausgebildet.
Der Auslass 117a ist etwas oberhalb des unteren Endes des
Schlammhalterings 117 ausgebildet und es wird ihm ermöglicht,
das Polierkissen 121 zu berühren, während eine Ringform der abrasiven
Kornschicht, die am unteren Ende des Schlammhalterings 117 vorgesehen
ist, beibehalten wird.
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Wenn
die Halbleiterscheibe W wie bereits oben beschrieben mit der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung 115 poliert
wird, wird die Halbleiterscheibe W zuerst an der unteren Fläche des
Halbleiterscheiben-Haltekopfs 116 gehalten. Die Polierfläche der
Halbleiterscheibe W kann in Kontakt mit dem Polierkissen 121 gelangen,
während
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 116 sich dreht. Die Platte 120, auf
der das Polierkissen 121 fixiert ist, kann sich im Gegenuhrzeigersinn
drehen, wie dies in 8 gezeigt ist, um den Schlamm
in den Spalt 123 vom Schlammzufuhrelement 119 zu
befördern.
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Der
Schlammhaltering 117 ist auf dem Polierkissen 121 befestigt
und es wird ihm ermöglicht, durch
die Reibkraft zwischen dem sich drehenden Polierkissen 121 und
dem Schlammhaltering 117 sich zu drehen. In anderen Worten
wird es, da die auf den Schlammhaltering 117 einwirkenden
Kräfte
sich zwischen den Abschnitten um das Zentrum herum und an der Außenseite
des Polierkissens 121 unterscheiden, dem Schlammhaltering 117 ermöglicht, aufgrund
dieses Unterschieds zwischen den zwei oben beschriebenen Kräften sich
zu drehen. Beispielsweise dann, wenn dem Polierkissen 121 ermöglicht wird,
sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, wie dies in 8 gezeigt
ist, korrespondiert derjenige Abschnitt, der dir größte Reibkraft
auf den Schlammhaltering 117 ausübt, mit der Position P an der
Außenseite
des Polierkissens 121. Da der Schlammhaltering 117 durch
die Ringführung 118 in drehbarer
Weise abgestützt
wird, während
dessen relative Position beibehalten wird, wird ebenso eine Kraft
im Gegenuhrzeigersinn auf den Schlammhaltering 117 einwirken.
Infolgedessen wird es dem Schlammhaltering 117 ermöglicht,
sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, um so in Eingriff mit der
Drehung des Polierkissens 121 zu stehen.
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Jeweilige
Walzenlager 118a können
mit einem Antriebsmechanismus 118b mit einem Zahnriemen 118c dafür verkoppelt
sein, dass es dem Schlammhaltering ermöglicht wird, aktiv zu Rotieren. der
Schlammhaltering 117 dreht sich sanft durch Aufnehmen einer
Hilfskraft dadurch, dass die Walzenlager 118a drehbar gestaltet
sind. Eine synchronisierte Drehung einer Vielzahl von Walzenlagern 118a wird dadurch
ermöglicht,
dass den jeweiligen Walzenlager 118a ermöglicht wird,
unter Verwendung eines Antriebsmechanismus 118b angetrieben
zu werden.
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Die
Schlammzufuhr in den Spalt 123 hinein wird vom Ausströmen mittels
des Schlammhalterings 117 abgehalten. Der Halbleiterscheibe
W wird poliert, während
sie mit Schlamm befördert
wird, durch Drehung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 116, der im Schlammhaltering 117 zur
Verfügung
gestellt ist. Der Schlammhaltering 117 ändert seine relative Position zwischen
dem Polierkissen 121 und dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 116 nicht,
da der Schlammhaltering 117 sich simultan dreht, wodurch
der Schlamm im Spalt sicher beibehalten wird.
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Der
Schlamm wird effizient von der Umgebung des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 116 durch Bereitstellen
des Schlammhalterings 117 an der Außenseite des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 116 befördert, um
den Schlamm in den Spalt 123 einzuführen, der zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 116 und
dem Schlammhaltering 117 ausgebildet ist. Da der Schlamm
vom Ausströmen
von dem Schlammhaltering 117 auch dann abgehalten wird, wenn
der Polierkissen 121 sich dreht, wird ein Verbrauch des
Schlamms verringert, um eine effiziente Polierung der Halbleiterscheibe
W mit niedrigen Kosten zu ermöglichen.
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Der
durch das Polieren erzeugte Polierabfall wird durch Vermischung
mit dem im Spalt 123 angesammelten Schlamm entfernt. Der
Polierabfall kann nur durch Zufuhr eines löslichen Abschnitts des Schlamms
vom Schlammzufuhrelement 119 entfernt werden, um Schlamm
einzusparen.
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Der
im Spalt 123 abgereichterte Schlamm oder der den Polierabfall
enthaltende Schlamm wird mit frischer abrasiver Zufuhr von dem Schlammzufuhrelement 119 zur
Bereitstellen eines Auslasses 117a im Schlammhaltering 117 ersetzt,
wodurch eine Denaturierung des Schlamms verhindert wird.
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Da
der Schlammhaltering 117 auf dem Polierkissen 121 befestigt
ist, wird ein Pressdruck auf das Polierkissen 121 durch
das Gewicht des Schlammhalterings 117 aufgebracht. Eine
Drehung des Schlammhalterings 117 wird durch die Reibkraft zwischen
dem Schlammhaltering 117 und dem Polierkissen 121 bewirkt.
Beispielsweise wird, da der Schlammhaltering 117 sich nicht
abhängig
von einem aktiven Verfahren unter Verwendung verschiedener Arten
von Betätigern
dreht, der Kontaktwinkel zwischen dem Schlammhaltering 117 und
dem Polierkissen 121 nicht so eingestellt, dass er extrem
geneigt wäre.
Daher wird aufgrund des Schlammhalterings 117 kein lokaler
Pressdruck auf das Polierkissen 121 ausgeübt, um eine
Beschädigung
des Polierkissens 121 zu verhindern.
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Es
ist ebenso möglich,
eine abrasive Kornschicht auf der unteren Endfläche des Schlammhalterings 117 zur
Verfügung
zu stellen, um das Polierkissen 121 mit einer Zurichtfunktion
auszustatten. Das Polieren der Halbleiterscheibe W und das Zurichten
des Polierkissens 121 kann gleichzeitig durch eine Zurichtfunktion
des Schlammhalterings 117 ausgeführt werden, wodurch es möglich ist,
den Herstellungsprozess zu verkürzen.
Zusätzlich
wird der Schlamm direkt von dem Umfang der Halbleiterscheibe W zugeführt, um
eine effiziente Polierung zu ermöglichen,
während
ein Ausströmen
des Schlamms durch direkte Zufuhr des Schlamms in den Spalt 123 zwischen
dem Schlammhaltering 117 und dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 116 unterdrückt wird.
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Da
der Schlammhaltering 117, der mit der abrasiven Kornschicht
versehen ist, auf dem Polierkissen 121 befestigt ist, wird
der Kontaktwinkel zum Polierkissen 121 so eingestellt,
dass der Winkel nicht deutlich geneigt ist, und gleichzeitig wird
verhindert, dass das Polierkissen 121 zwangsweise poliert
wird. Daher wird die Oberfläche
des Polierkissens 121 nicht exzessiv poliert, um ein gleichmäßiges Zurichten
zu ermöglichen.
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Die
wie oben beschriebene Ausführungsform
ist nicht notwendigerweise auf das Polieren der Halbleiterscheibe
W beschränkt,
sondern kann ebenso auf eine Vielzahl von Polierobjekten wie etwa Festplatten-Substrate,
die eine Spiegelpolitur erfordern, angewendet werden.
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[Fünfte
Ausführungsform]
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Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
und das Verfahren zum Herstellen der Halbleiterscheibe gemäß einer
fünften
Ausführungsform
ist zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung sinnvoll und wird im Anschluss unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 10 zeigt
einen Querschnitt einer Spindel 131 in der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung.
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Die
Spindel 131 ist an einem Kopplungsabschnitt zwischen dem
Karussell (Spindelabstützelement)
und dem Halbleiterscheiben-Haltekopf
vorgesehen, wie dies in 21 gezeigt
ist.
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In 10 ist
die Spindel 131 innerhalb des Eingriffselements 150 als
ein in das Spindelgehäuse 146 eingebrachtes
Durchgangsloch vorgesehen, was durch das Karussell 132 hindurch
zur Verfügung gestellt
ist. Die Spindel 131 ist mit einer Hauptwelle 131 vorgesehen,
die nahezu in Zylinderform ausgebildet ist, einem spindelseitigen
Kupplungselement 134, das am unteren Teil des Karussells 132 angeordnet
ist, einem Griffstützelement 139,
das am oberen Teil des Karussells 132 angeordnet ist, einem
Positionierungsgriff 138, der so vorgesehen ist, dass er sich
auf horizontaler Richtung von dem Griffstütztelement 139 erstreckt,
sowie einem Fluid-Zufuhranschluss 140, der in Wirkverbindung
mit dem Rohr 131b der Hauptwelle 131a steht, welche
am oberen Ende vorgesehen ist. Ein erstes Lager 133 ist
im Eingriffselement 150 vorgesehen und die Hauptwelle 131a wird
mit dem ersten Lager 133 so abgestützt, dass sie frei drehbar
ist. Ein Flansch 145 ist an der oberen Fläche des
Karussells 132 vorgesehen. Die Spindel 131 ist
mit dem Karussell 132 durch Fixierungsschrauben 132a verkoppelt.
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Das
erste Lager 133 ist um das zylindrische Eingriffselement 150 eingesetzt,
das im Spindelgehäuse 146 ausgebildet
ist. Das erste Lager 133 wird im Eingriffselement 150 so
abgestützt,
dass es frei gleitbar ist, und der äußere Umfang des ersten Lagers 133 sowie
der innere Umfang des Eingriffselements 150 sind nicht
fixiert. Das erste Lager 133 ist so vorgesehen, dass die
relative Position gegenüber der
Hauptwelle 131a sich nicht entlang der Axiallinie verändert.
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Ein
ringförmiger
Höcker 146a ist
nach unten entlang der vertikalen Richtung an der unteren Fläche des
Spindelgehäuses 146 ausgebildet.
Ein scheibenförmiges
Verriegelungselement 146b ist durch Hervorstehen entlang
der radialen Richtung am unteren Teil des inneren Umfangs des ersten
Lagers 133 ausgebildet und hindert das frei gleitbar abgestützte erste
Lager 133 an einer Bewegung nach unten. Eine ringförmige Feder 15 kann
an der oberen Fläche
des Verriegelungselements 146b vorgesehen sein, um den
aufgebrachten Aufprall mit der Blattfeder 155 abzufedern,
wenn der untere Teil des ersten Lagers 133 in Kontakt mit
dem Verringerungselement 146b gelangt.
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Ein
Lagerstützelement 135 ist
in dem oberen Seitenflansch 145, der in Zylinderform ausgebildet ist,
vorgesehen, und ein externes Positionierungsgewinde 136 ist
an der äußeren Umfangsfläche des
Zylinders ausgebildet. Das äußere Positionierungsgewinde 136 ist
in das innere Positionierungsgewinde 143 eingeschraubt,
das im oberen Teil der inneren Umfangsfläche des Spindelgehäuses 146 ausgebildet
ist. Die Breite des inneren Positionierungsgewindes 143 entlang
der axialen Linie ist größer als
die Breite des äußeren Positionierungsgewindes 136 entlang
der axialen Linie ausgebildet. Die äußere Umfangsfläche des
Lagerstütztelements 135 kommt in
Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des oberen Seitenflanschs 145 und
das Lagerstützelement 135 ist
im oberen Seitenflansch 135 drehbar.
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Ein
zweites Lager 137 ist im zylindrischen Lagerstütztelement 135 vorgesehen
und die Hauptwelle 131a wird mit dem zweiten Lager 137 und
dem ersten Lager 133 so abgestützt, dass sie frei drehbar ist.
Eine Stufe 135a ist am unteren Ende des Lagerstütztelements 135 so
ausgebildet, dass sie das zweite Lager 137 von unten abstützt. Der äußere Umfang
des zweiten Lagers 137 ist am inneren Umfang des Lagerstütztelements 135 fixiert.
Das zweite Lager 137 umfasst ein ringförmiges Kugellager, welches
die Bewegung der Hauptwelle 131a entlang der axialen Linie
(Schubrichtung) beschränkt.
Dementsprechend verändert
sich die relative Position zwischen der Hauptwelle 131a und
dem zweiten Lager 137 nicht.
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Ein
zylindrisches Griffstütztelement 139 ist an
der Oberseite des Lagerstütztelements 135 vorgesehen.
Das Griffstütztelement 139 ist
am Lagerstütztelement 135 mit
Bolzen 144 fixiert und ist mit einem Positionierungsgriff 138,
der so vorgesehen ist, dass er sich entlang der horizontalen Richtung
erstreckt, versehen. Die Hauptwelle 131a ist in dem zylindrischen
Griffstütztelement 139 frei
drehbar. Die Hauptwelle 131a kann sich entlang der axialen
Linienrichtung dadurch verschieben, dass es dem Griffstütztelement 139 ermöglicht wird,
sich zusammen mit dem Lagerstütztelement 135 unter
Verwendung des Positionierungsgriffs 138 zu drehen.
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Das
Lagerstütztelement 135,
das Griffstütztelement 139 und
das zweite Lager 137 sind miteinander fixiert, während das erste
Lager 133 gegenüber dem
Spindelgehäuse 146 gleitbar
ist. Eine Verschiebung der Hauptwelle 131a entlang der
Schubrichtung wird mit dem zweiten Lager 137 beschränkt, während das
erste Lager 133, das zweite Lager 137 sowie die Hauptwelle 131a so
vorgesehen sind, dass eine relative Position zwischen diesen sich
nicht verändert.
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Das äußere Positionierungsgewinde 136 dreht
sich entlang des inneren Positionierungsgewindes 143 durch
Drehen des Lagerstütztelements 135, wodurch
sich das Lagerstütztelement 135 entlang der
axialen Linienrichtung relativ zum Spindelgehäuse 146 verschiebt.
Infolgedessen wird der Hauptwelle 131a ermöglicht,
sich entlang der axialen Linie relativ zum Spindelgehäuse 146,
das am Karussell 132 fixiert ist, ohne Veränderung
der relativen Position gegenüber
der Lagerstütztelement 135 zu
verschieben.
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Eine
Anzeigescheibe 156 ist am oberen Teil des Griffstütztelements 139 vorgesehen
und der Drehwinkel des Griffstütztelements 139 wird
unter Verwendung des Anzeigepaneels 156 bestätigt.
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Ein
fluider Zufuhranschluss 140 zur Wirkverbindung mit dem
Inneren des Rohrs 131b der Hauptwelle 131a ist
am oberen Teil der Spindel 131 vorgesehen. Ein Fluid wie
etwa Luft, welches von dem Fluid-Zufuhranschluss 140 zugeführt wurde,
wird zur Öffnungsseite
am unteren Ende der Spindel 131 durch das Rohr 131b zugeführt. Ein
Gehäuse 141 ist um
die Hauptwelle 131a in der Nähe des Fluid-Zufuhranschlusses 140 vorgesehen,
welche verhindert, dass ein sich von dem Fluid-Zufuhranschluss 140 zugeführtes Fluid
unterscheidendes Fluid in das Rohr 131b eintritt. Ein drittes
Lager 142 ist im Gehäuse 141 so
vorgesehen, dass es die Drehung der Hauptwelle 131a nicht
stört.
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Ein
spindelseitiges Kupplungselement 134 zum Ankuppeln des
Halbleiterscheiben-Haltekopfs ist am unteren Teil der Spindel 131 vorgesehen,
welche sich nach unten vom Karussell 132 erstreckt. Das
spindelseitige Kupplungselement 134 ist mit einem äußeren Zylinder 147 versehen,
der mit der Hauptwelle 131a verkuppelt ist, und einem zylindrischen
Positionierungselement 148, das im äußeren Zylinder 147 zur
Verfügung
gestellt ist. Die Positionierung des mit dem spindelseitigen Kupplungselement 134 verkuppelten
Halbleiterscheiben-Haltekopf wird durch Veränderung der Dicke eines Abstandsstücks 151,
das integriert am oberen Teil des Positionierungselements 148 angeordnet
ist, eingestellt.
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Das
Positionierungselement 148 ist ein Zentrierungs-Adapter,
der einen zylindrischen Vorsprung 148a umfasst, der so
ausgebildet ist, dass er nach unten hervorsteht, einem Rand 148b,
der so ausgebildet ist, dass er den Vorsprung 148a fortsetzt,
sowie eine Aufnahme 148c als Raum im Vorsprung 148a. Ein
Zufuhrrohr 148d, das entlang der vertikalen Richtung so
ausgebildet ist, dass es in Wirkverbindung mit dem Rohr 131b steht,
ist im Vorsprung 148a so vorgesehen, dass es durch die
untere Endfläche
des Vorsprungs 148a hindurchtritt. Ein inneres Kopfanbringungsgewinde 148 ist
an der inneren Umfangsfläche
des äußeren Zylinders 147 bei
einer Höhe
gegenüber
der äußeren Umfangsfläche des
Vorsprungs 148a ausgebildet. Eine ringförmige Aufnahme 147a, die
so ausgebildet ist, dass sie dem ringförmigen Höcker 146a folgt, ist
ebenso an der unteren Fläche
an der Außenseite
des äußeren Zylinders 147 vorgesehen.
Ein Labyrinthring ist mit diesen Elementen ausgebildet. Da ein viskoser
Reibwiderstand und eine Oberflächenspannung
im Spalt, der einen komplexen Aufbau aufweist und mit dem ringförmigen Höcker 146a und
der ringförmigen
Aufnahme 147a ausgebildet ist, tritt ein Fluid wie etwa
Schlamm oder eine Fremdsubstanz nicht in die Seite des ersten Lagers 133 ein.
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Der
an der Spindel 131 angebrachte Halbleiterscheiben-Haltekopf wird im
Anschluss unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf aus 11 ist
mit einem Kopfkörper 162,
einem im Kopfkörper 162 aufgespannten
Membran 165, einem an der unteren Fläche der Membran 165 fixierten
scheibenförmigen
Träger 166 sowie
einem Rückhaltering 167 versehen,
der in konzentrischer Beziehung zur Innenwand der Umfangswand 164 der äußeren Umfangswand
des Trägers 166 steht.
Der Träger 166 sowie
der Rückhaltering 167 weisen
eine schwebende Struktur auf, die entlang der axialen Richtung durch eine
elastische Deformation der Membran 165 beweglich ist.
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Der
Kopfkörper 162 ist
aus einer scheibenförmigen
oberen Platte 163 und einer zylindrischen Umfangswand 164 zusammengesetzt,
die unterhalb des Umfangs der oberen Platte 163 fixiert
ist, und das untere Ende des Kopfkörpers 162 weist eine
hohle Öffnung
auf. Die obere Platte 163 ist in koaxialer Beziehung zu
einer Welle 169 als kopfseitiges Kupplungselement zum Ankoppeln
mit der Spindel 131 fixiert. Ein Strömungsweg 175 zur Wirkverbindung
mit einem Rohr 131b in der Spindel 131 ist entlang
der vertikalen Richtung in der Welle 169 ausgebildet. Ein äußeres Kopfanbringungsgewinde 168 ist
an der äußeren Umfangsfläche der
Welle 169 ausgebildet. eine Stufe 164a sowie ein
ringförmiges
Verriegelungselement 170, das auf die Innenseite entlang
der radialen Richtung hervorsteht, sind über den gesamten Umfang am
unteren Teil der Umfangswand 164 ausgebildet.
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Die
Membran 165 umfasst ein elastisches Material wie etwa einen
faserverstärkten
Gummi, der in Ringform oder Scheibenform ausgebildet ist und mit
einem Membrann-Fixierungsring 171 auf
der an der Innenwand der Umfangswand 164 ausgebildeten Stufe 164a fixiert
ist.
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Eine
Fluidkammer 147 ist oberhalb der Membran 165 ausgebildet
und steht in Wirkverbindung mit dem Strömungsweg 175, der
in der Welle 169 ausgebildet ist. Der Druck in der Fluidkammer 147 wird durch
Zufuhr eines Fluids wie etwa Luft in die Fluidkammer 147 von
dem Rohr 131b in der Spindel 131 durch den Strömungsweg 175 eingestellt.
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Der
Träger 166 umfasst
ein hochgradig starres Material wie etwa eine Keramik, die nahezu
in Zylinderform mit einer vorgegebenen Dicke ausgeformt ist und
mit einem Trägerfixierungsring 172 fixiert
ist, der an der oberen Fläche
der Membran 165 vorgesehen ist. Eine ringförmige Stufe 172a ist
am oberen Teil des Trägerfixierungsrings 172 ausgebildet
und steht in Wirkverbindung mit einer Stufe 178a, die am unteren
Ende der Stopperbolzen 178 mit Muttern 179 fixiert
sind, welche durch die obere Platte 163 entlang der vertikalen
Richtung durchtreten, sowie mit einem Distanzstück 179a. Infolgedessen
leidet die Membran 165 nicht unter einer exzessiven Kraft
dadurch, dass der Stufe 172a ermöglicht wird, in Eingriff mit der
Stufe 178a auch dann zu treten, wenn die Membran 165 durch
das Gewicht des Trägers 166 nach unten
gebogen wird, dadurch, dass es dem Halbleiterscheiben-Haltekopf beispielsweise
ermöglicht wird,
mit dem Anstiegs-Absenk-Mechanismus
(nicht gezeigt) anzusteigen.
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Der
Rückhaltering 167 ist
in einer Ringform zwischen der Innenwand der Umfangswand 164 und der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 166 ausgebildet
und ist in einer konzentrischen Beziehung zur Innenwand der Umfangswand 164 sowie
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 166 mit
einem kleinen Spalt von der Umfangswand 164 und der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 166 angeordnet.
Der Rückhaltering 167 weist
horizontale obere und untere Endflächen auf und ist mit einem
Rückhalter-Fixierungsring 173 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 165 vorgesehen ist. Die Stufe 167a ist
an der äußeren Umfangsfläche des
Rückhalterings 167 ausgebildet.
Die Membran 167 wird davon abgehalten, einer lokalen Kraft
ausgesetzt zu sein, durch Unterdrücken einer zu starken Bewegung
des Rückhalterings 167 nach
unten dadurch, dass die Stufe 167a in Eingriff mit dem
Verriegelungselement 170 gelangen kann, wenn der Halbleiterscheiben-Haltekopf
mit dem Anstiegs-Absenk-Mechanismus
ansteigt.
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Die
Spindel 131 sowie der Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 weisen
den wie oben beschriebenen Aufbau auf und sind miteinander durch
Verschrauben des inneren Kopfanbringungsgewindes 149 mit
dem äußeren Kopfanbringungsgewinde 168, die
an den jeweiligen Elementen ausgebildet sind, verkuppelt.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 ist an dem unteren Teil
des spindelseitigen Kupplungselements 134 der Spindel 131 angeordnet,
gefolgt davon, dass die Welle 169 als Kopfkopplungselement
in engen Kontakt mit dem spindelseitigen Kupplungselement 134 dadurch
gelangen kann, dass der Vorsprung 148a und der Strömungsweg 175 so
positioniert sind, dass sie miteinander eingepasst sind. Die Positionierung
der Zentren der Spindel 131 und des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 160 wird
dadurch erleichtert, dass das Positionierungselement 148 zum Zentrieren
des spindelseitiges Kupplungselements 134 wie oben beschrieben
zur Verfügung
gestellt wird.
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Das
innere Kopfanbringungsgewinde 149 ist mit dem äußeren Kopfanbringungsgewinde 168 während der
Positionierung verschraubt. Die Verkupplung zwischen dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 und
der Spindel 131 wird dann abgeschlossen, wenn beide Gewinde
miteinander verschraubt sind, bis die obere Endfläche der
Welle 169 des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 160 in Kontakt mit
dem Rand 148b des Positionierungselements 148 gelangt,
das in dem spindelseitiges Kupplungselement 134 vorgesehen
ist. Das auf die Spindel 131 einwirkende Drehmoment wird
mit einem Stift 180, der im Eingriff mit der Innenseite
des spindelseitiges Kupplungselements 134 steht, transferiert.
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Wenn
die Halbleiterscheibe W unter Verwendung des mit der Spindel 131 verkoppelten
Halbleiterscheiben-Haltekopfs 160 poliert wird, wird die Halbleiterscheibe
W zuerst an dem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen 166a (ein
Einsatz), der an der unteren Fläche
des Trägers 166 vorgesehen
ist, fixiert. Dann wird es der Halbleiterscheibe W ermöglicht,
in Kontakt mit dem Polierkissen 402 zu gelangen, dessen
Oberfläche
an der oberen Fläche
der Platte 403 fixiert ist, während der Umfang der Halbleiterscheibe
W mit dem Rückhaltering 167 verriegelt wird.
Sämtliche
Materialien, die bisher in konventioneller Weise zum Polieren der
Halbleiterscheibe verwendet wurden, können auch zur Polierung des
Kissens Su verwendet werden, wobei Beispiele dieser ein velourartiges
Kissen, das durch Imprägnieren
eines Polyester mit einem weichen Harz wie etwa Polyurethan umfassenden
nicht gewebten Gewebes vorbereitet wurden, ein velourlederartiges
Kissen, das durch Ausbilden einer Kunststoffschaumschicht, die Polyurethanschaum
auf einem Substrat wie etwa nicht gewebtem Polyestergewebe umfasst,
vorbereitet wurde, oder einem Kunststoffschaumbogen, der unabhängig geschäumtes Polyurethan
umfasst, beinhaltet.
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Dann
wird ein Fluid wie etwa Luft zu einem Fluid-Zufuhranschluss 140 von einem
(nicht gezeigten) Fluid-Zuführmechanismus
zugeführt.
Das zugeführte
Fluid strömt
in die Fluidkammer 124 von dem Strömungsweg 125 hinein,
nachdem es durch das Rohr 131b hindurchgetreten ist. Das
eingeströmte Fluid
stellt den Druck in der Fluidkammer 174 ein, um den Pressdruck
des Trägers 166 und
des Rückhalterings 167 auf
das Polierkissen 402 einzustellen. Der Träger 166 und
der Rückhaltering 167 werden
mit der Membran 165 abgestützt und weisen eine schwebende
Struktur auf, durch die jedes Element in der Lage ist, sich unabhängig entlang
der aufsteigenden und absinkenden Richtungen zu verschieben. Die Druckkraft
auf das Polierkissen 402 ist durch den Druck in der Flüssigkeitskomponente 174 einstellbar.
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Der
Platte wird ermöglicht,
sich zu drehen, und dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 wird
ermöglicht,
eine Planeten-Bewegung auszuführen, während der
Pressdruck des Trägers 166 und
des Rückhalterings 167 auf
das Polierkissen 402 eingestellt wird. Die Halbleiterscheibe
W wird durch Zufuhr von Schlamm aus einer Schlammzufuhrvorrichtung auf
die Oberfläche
des Polierkissens 402 und auf die Polierfläche der
Halbleiterscheibe W poliert.
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Danach
werden die Positionen der Halbleiterscheibe W und des Polierkissens 402 durch
Drehen der jeweiligen Positionierungsgriffe eingestellt, während bestätigt wird,
dass die Halbleiterscheibe W unter den besten Bedingungen poliert
wird. Die Polierbedingungen der Halbleiterscheibe W können unter
Verwendung eines Polierwiderstandssensors oder mittels visueller Überwachung
bestätigt
werden. Da der Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 entlang
der Richtung der Höhe
durch Schrauben des äußeren Positionierungsgewindes 136 in
das innere Positionierungsgewinde 143 positioniert wird,
wird ein Feintuning im Mikrometer-Bereich leicht.
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Während der
Positionierungsgriff 138 manuell betrieben wird, ist ebenso
eine automatische Positionierung unter Verwendung einer Vielzahl
von Betätigern
wie etwa einem Servomotor oder einem Stufenmotor ebenso möglich.
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Das äußere Positionierungsgewinde 136 außen an dem
Lagerstütztelement 135,
das innere Positionierungsgewinde 143, das mit dem äußeren Positionierungsgewinde 136 zusammengeschraubt wird
und im Spindelgehäuse 146 ausgebildet
ist, sowie das Griffstütztelement 139,
das am Lagerstütztelement 135 zur
Drehung des Lagerstütztelements 135 fixiert
ist und den Positionierungsgriff 138 aufweist, sind in
den jeweiligen Spindeln 131 vorgesehen, die eine Vielzahl
von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 160 stützen, als
Positionierungsmechanismen entlang der Richtung der Höhe der Halbleiterscheiben-Halteköpfe 160.
Infolgedessen kann die Hauptwelle 131a entlang der Axiallinie
durch Drehung des Lagerstütztelements 135 zusammen
mit dem Griffstütztelement 139 verschoben
werden.
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Daher
wird ein Feintuning der Halbleiterscheiben-Halteköpfe 160 erleichtert,
während
ein Feintuning der Positionen der Halbleiterscheibe W und des Polierkissens 402 erfolgt.
Zusätzlich
werden sämtliche
Halbleiterscheiben W sicher durch eine unabhängige Positionierung der jeweiligen
Halbleiterscheiben-Halteköpfe 160 auch
dann poliert, wenn eine Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 160 vorgesehen
ist.
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Die
Polierarbeit kann sicher auf Veränderungen
der Prozessbedingungen während
der Polierung dadurch erfolgen, dass ein Feintuning der Position entlang
der Axialrichtung während
der Politur der Halbleiterscheibe W möglich ist. Die Veränderung der
Prozessbedingungen, wie sie hierin beschrieben wurden, bezieht sich
auf Fälle,
in denen beispielsweise die Presskraft auf jede Halbleiterscheibe
W sich aufgrund einer leichten Veränderung des Drucks in der Fluidkammer 174 für jeden
Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 verändert, wobei die untere Fläche des
Rückhalterings 167 auf
jedem Halbleiterscheiben-Haltekopf 160 unterschiedlich
gestört
wird oder die Dicke des Polierkissens 402 schrittweise
reduziert wird.
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Die
in 19 gezeigte Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
ist mit drei drehbaren Platten 309, Polierkissen 302a und 302b zum
primären
Polieren und einem Polierkissen 302 für ein sekundäres Polieren,
zwei verzweigten Armen 303, die mit einem Schwenklager 303 so
abgestützt
sind, dass sie in der Lage sind, frei zu verschwenken, einem Halbleiterscheiben-Haltekopf 304,
der an jeder Spitze des Arms 303 vorgesehen sind, sowie
einem Dresser 306 versehen, der linear entlang einer Führung 304 verfahren
kann, die entlang der radialen Richtung jedes Polierkissens 302 vorgesehen
ist. Obwohl die durch den Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 abgestützte Halbleiterscheibe
mit jedem Polierkissen 302 poliert wird, ist ein Feintuning
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 304 entlang der axialen
Richtung schwierig.
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Während dem
mit dem Arm 303 abgestützten
Halbleiterscheiben-Haltekopf 304 ermöglicht wird, über die
Polierkissen 302a bis 302c zu verschwenken, ist
es schwierig, eine optimale Polierbedingung für jedes Polierkissen zu erzielen,
da jedes Polierkissen aus einem unterschiedlichen Material gefertigt
ist und eine unterschiedliche Dicke aufweist. Obwohl es möglich ist,
eine untere Grenzposition des Arms 303 für jedes
Polierkissen vorab einzustellen, beinhaltet das Verfahren ein Problem,
dass die Dicke jedes Polierkissens sich durch die Politur und die
Zurichtung verändert
oder dass die Gesamtkonstruktion der Vorrichtung kompliziert wird.
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Die
optimale Höhe
jedes Halbleiterscheiben-Haltekopfs 160 kann jedoch individuell
leicht und billig unter Verwendung von beispielsweise einem Stufenmotor
eingestellt werden.
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Es
ist schwierig, die optimale Erhöhung
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 184 gegen jeden Polierkopf
in der Vorrichtung, in der die Position der unteren Grenze des Arms 183 einstellbar
ist, zu positionieren, wobei eine Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 184 an
beiden Enden des linearen Arms 183 angebracht ist und die
an jedem Halbleiterscheiben-Haltekopf 184 gehaltene Halbleiterscheibe mit
einem unterschiedlichen Polierkissen poliert wird, wie dies in 12 gezeigt
ist. Die in 12 gezeigte Vorrichtung ist
mit Armen 183 versehen, die in der Lage sind, um ein Schwenklager 183 herum
zu verschwenken, zwei Halbleiterscheiben-Halteköpfen 184, die an der
Spitze des jeweiligen Arms 183 vorgesehen sind, Polierkissen 182a, 182b und 182c,
die unter einem Winkel von 90 Grad zueinander entlang der horizontalen
Richtung angeordnet sind, sowie einer Lade-Entlade-Station 185 gegenüber dem
Polierkissen 182b. Wenn zwei Halbleiterscheiben-Halteköpfe 184 an
einem Ende des Arms 183 unter Verwendung des Polierkissens 182 polieren,
nehmen die zwei Halbleiterscheiben-Halteköpfe 184 am anderen
Ende eine Roboter 185b und einen Schieber 185c an
der Lade-Entlade-Station 185 auf und liefern diesen zu.
Wenn der Arm 183 unter einem Winkel von 90 Grad sich andererseits
dreht, polieren der Halbleiterscheiben-Haltekopf 184 am
anderen Ende die Halbleiterscheibe mit dem Polierkissen 182a und der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 184 am anderen Ende die Halbleiterscheibe
mit dem Polierkissen 182c.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 184 kann ebenso
bei einer optimalen Höhe durch
Bereitstellen eines Höhenpositionierungsmechanismus
auch dann positioniert werden, wenn die Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
wie oben beschrieben konstruiert wurde.
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[Sechste Ausführungsform]
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Die
Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen
der Halbleiterscheibe in der sechsten Ausführungsform, die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist, werden im Anschluss unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben. 13 zeigt
eine Draufsicht gesehen von oberhalb der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung
gemäß der sechsten
Ausführungsform
und 14 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 13.
Die 15 und 16 zeigen
vergrößerte Zeichnungen
der in den 13 bzw. 14 gezeigten
Vorrichtung.
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In
diesen Zeichnungen ist die Gesamtvorrichtung mit einer Ablage 102 versehen,
die in der Lage ist, eine Vielzahl von Halbleiterscheiben W zu befestigen,
einem Ablage-Verfahrmechanismus
zum Abstützen
der Ablage 202 so, dass sie in der Lage ist zu verfahren,
sowie einem Halbleiterscheiben-Anbringe-Loslöse-Mechanismus 204,
der unter dem Ablage-Verfahrmechanismus 203 vorgesehen
ist. Die Ablage 202, die in der Draufsicht in rechteckiger Form
ausgebildet ist, ist mit zwei Löchern 202a mit
in etwa dem gleichen Durchmesser wie die Halbleiterscheibe W vorgesehen.
Ein Eingriffselement 205, das in ein ringförmiges Zahnrad
ausgebildet ist, ist an jedem Loch 202a vorgesehen und
die Halbleiterscheibe W wird mit der Ablage 202 zum Befestigen von
deren Umfang auf dem Eingriffselement 205 abgestützt.
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Der
Ablage-Verfahrmechanismus 203 ist mit einer Führungsschiene 206 zum
Abstützen
der Ablage 202 so vorgesehen, dass sie frei entlang der
horizontalen Richtung verfahren kann, um einem Antriebsmechanismus 207,
so dass die Ablage 202 entlang der Führungsschiene 206 verfahren
kann. ein linearer Buchsenhalter 208, der an der Führungsschiene 206 angesetzt
ist, ist an beiden Seiten der Ablage 202 angekoppelt, welcher
entlang der Längsrichtung
der Führungsschiene 206 dadurch
verfahren kann, dass die lineare Buchsenhalterung 208 entlang der
Führungsschiene 206 gleiten
kann.
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Antriebsmechanismus 207,
der mit einer Antriebsschiene 207a, welche parallel zur
Führungsschiene 206 platziert
ist, verkoppelt ist, ist an einem Ende der Ablage 202 vorgesehen.
Beispielsweise wird ein Linearmotor als Antriebsmechanismus 207 verwendet.
Die Ablage 202 verfährt
entlang der horizontalen Richtung auf die Längsrichtungen der Führungsschiene 206 und
die Antriebsschiene 207a. Eine Ablage 202, die
entlang der rechten und linken Richtungen verfährt, ist vorgesehen, wie dies
in 13 gezeigt ist.
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Ein
stromaufwärtsseitiger
Roboterarm 210a und ein stromabwärtsseitiger Roboterarm 210b sind an
der stromaufwärtigen
Seite bzw. der stromabwärtigen
Seite der Verfahrrichtungen der Ablage 202 vorgesehen.
Der stromaufwärtsseitige
Roboterarm 210a nimmt die Halbleiterscheibe W von dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement,
welches die zu polierende Halbleiterscheibe W aufnimmt, auf, hält eine Fläche der
Halbleiterscheibe W mittels eines Halbleiterscheiben-Adsorptionsmechanismus,
der an dessen Spitze vorgesehen ist, und befestigt die Halbleiterscheibe
W am Eingriffselement 205, das im Loch 202a auf
der Ablage 202 vorgesehen ist. Der stromaufwärtsseitige
Roboterarm 210a, der so vorgesehen ist, dass er in der
Lage ist, zwischen dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement und der
Ablage 202 zu verschwenkten, verschwenkt oberhalb des engeren Lochs 202a zwischen
dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement und der Ablage 202,
während
er die zu polierende Halbleiterscheibe W an deren Spitze adsorbiert
und die Halbleiterscheibe W durch Desorbierung befestigt.
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In ähnlicher
Weise ist der stromabwärtsseitige
Roboterarm 210b ebenso so vorgesehen, dass er in der Lage
ist, zwischen der Ablage 202, der ermöglicht wurde, zur stromabwärtigen Seite
zu verfahren, vorgesehen und beispielsweise dem Aufnahmeelement
der polierten Halbleiterscheibe, und nimmt die polierte Halbleiterscheibe
auf, hält
diese durch den Halbleiterscheiben-Adsorptionsmechanismus an der Spitze
des Arms in dem Aufnahmeelement für die polierte Halbleiterscheibe.
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Die
Ablage 202 ist so vorgesehen, dass sie frei drehbar entlang
der horizontalen Richtung ist und dreht sich so, dass ermöglicht wird,
dass eine Vielzahl von Löchern 202a sich
den jeweiligen Roboterarm 210 und 210b dann annähert, wenn
die Ablage zu den jeweiligen Roboterarmen 210a und 210b verfährt, um
die Halbleiterscheibe W aufzunehmen und zuzuführen.
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Die
auf der Oberfläche
der Platte P so fixierten Polierkissen S, dass sie parallel zur
Verfahrrichtung der Ablage 202 stehen, sind an zwei von
der Führungsschiene 206 separaten
Positionen vorgesehen. Das stromaufwärtsseitige (linke Seite in 13) Polierkissen
S der zwei Kissen wird für
eine Primärpolierung
verwendet, während
das stromabwärtsseitige
(rechte Seite in 13) Polierkissen S für eine Sekundärpolitur
verwendet werden, wobei jedes Polierkissen ein unterschiedliches
Material aufweist. Die jeweiligen Platten P werden frei drehbar
abgestützt
und das Polierkissen S kann sich durch die Drehung der Platte P
drehen.
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Alle
Materialien, die konventioneller Weise für das Polieren der Halbleiterscheibe
W verwendet worden sind, können
für das
Polierkissen S verwendet werden, wobei Beispiele der Materialien
ein velourartiges Kissen, das durch Imprägnieren eines Polyester mit
einem weichen Kunststoff wie etwa Polyurethan umfassenden nicht
gewebten Gewebe vorbereitet wurde, ein velourlederartiges Kissen,
das durch Ausbilden einer Kunststoffschaumschicht, umfassend Polyurethanschaum
auf einem Substrat wie etwa nicht gewebtes Polyestergewebe ausgebildet wurde,
oder einem Kunststoffschaumbogen, der unabhängig geschäumtes Polyurethan umfasst,
beinhaltet. Das Material jedes Polierkissens kann abhängig vom
Zweck des Polierens der Halbleiterscheibe W ersetzt werden.
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Zwei
Halbleiterscheiben-Halteköpfe 230 sind oberhalb
der stromaufwärtsseitigen
und stromabwärtsseitigen
Polierkissen S angeordnet. Die Halbleiterscheiben-Halteköpfe 230 werden
so abgestützt, dass
sie an den Spitzen der Kopf-Antriebsmechanismen 231,
die so ausgebildet sind, dass sie in der Draufsicht rechteckig sind,
frei drehbar sind, und die Ablagen sind mit der gleichen Distanz
wie die Distanz zwischen den Löchern 202a der
Ablage 202 angeordnet. Die zwei Kopf-Antriebsmechanismen 231 werden
mit einer Welle 231a abgestützt, die eine Drehenergiequelle
so zur Verfügung
stellen, dass sie in der Lage sind, frei zu verschwenken. Die Halbleiterscheiben-Halteköpfe 230 verfahren
zwischen dem oberen Teil des Polierkissens S und dem oberen Teil des
Verfahrwegs der Ablage 202 dadurch, dass die Kopf-Antriebsmechanismen 321 schwenken
können.
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Eine
Vielzahl von Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismen 204 ist
entlang der Verfahrrichtung 202 unterhalb der Führungsschiene 206 des
Ablage- Verfahrmechanismus 203 vorgesehen. Zwei
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismen 204 sind
so vorgesehen, dass sie die gleiche Distanz wie die Distanz der
zwei Halbleiterscheiben-Halteköpfe 230 aufweisen,
die am Kopf-Antriebsmechanismus 231 vorgesehen
sind. Insgesamt vier Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismen
sind so vorgesehen, dass sie mit den jeweiligen zwei Kopf-Antriebsmechanismen 231 korrespondieren.
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Die
Ablage 202 ist so vorgesehen, dass sie oberhalb der Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismen 204 verfährt. Die
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismen 204 sind
mit einem Arm 204a zum Abstützen der unteren Fläche der
Halbleiterscheibe W und einem Anstiegs-Abstiegs-Mechanismus 204b zum Ansteigen
und Absteigen des Arms 204a, so dass er in das Loch 202a eintreten
kann, vorgesehen. Ein Luftzylinder wird beispielsweise für den Anstiegs-Absenkmechanismus 204b verwendet.
Die untere Fläche
der oberhalb der Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismen 204 transferierten
Halbleiterscheibe W wird mit dem Arm 204a abgestützt und
es wird ihr ermöglicht,
zwischen der Ablage 202 und der unteren Fläche des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 230 anzusteigen
und abzusinken.
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Der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 ist mit einem Kopfkörper 212 versehen,
der eine obere Platte 213 sowie eine zylindrische Umfangswand 214, eine
Membran 215, die im Kopfkörper 212 verbreitet ist,
einem scheibenförmigen
Träger 216,
der an der unteren Fläche
der Membran 215 fixiert ist, einem ringförmigen Rückhaltering 217,
der in konzentrischer Beziehung der Innenwand einer Umfangswand 214 und
der Außenumfangsfläche des
Trägers 216 vorgesehen
ist, wie dies in 17 gezeigt ist, umfasst.
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Der
Kopfkörper 212 ist
aus der scheibenförmigen
oberen Platte 213 und der zylindrischen Umfangswand 214,
die an den unteren Teil des äußeren Umfangs
der oberen Platte 213 fixiert ist, zusammengesetzt, und
der Kopfkörper 212 weist
ein offenes hohles unteres Ende auf. Die obere Platte 213 ist
in koaxialer Beziehung zu einer Welle 219 fixiert und ein Strömungsweg 225,
der mit dem (nicht gezeigten) Druckeinstellmechanismus in Wirkverbindung
steht, ist in der Welle 219 entlang der vertikalen Richtung ausgebildet.
Eine Stufe 214a und ein ringförmiges Verriegelungselement 220,
das entlang der radialen Richtung nach innen hervorsteht, sind über den
gesamten Umfang am unteren Ende der Umfangswand 214 ausgebildet.
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Die
Membran 215 umfasst ein elastisches Material wie etwa ein
faserverstärktes
Gummi, welches in Ringform oder Scheibenform ausgebildet ist, und
ist an der Stufe 214a mit einem Membrann-Fixierungsring 221 fixiert,
der an der Innenwand der Umfangswand 214 ausgebildet ist.
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Eine
Fluidkammer 224 ist oberhalb der Membran 215 ausgebildet
und steht in Wirkverbindung mit einem Strömungsweg 225, der
in der Welle 219 ausgebildet ist. Der Druck in einer Fluidkammer 224 wird durch
Zuführen
eines Fluids wie etwa Luft in die Fluidkammer 224 durch
den Strömungsweg 225 von
einem (nicht gezeigten) Druckeinstellmechanismus gesteuert.
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Der
Träger 216,
der ein hochgradig starres Material wie etwa eine Keramik umfasst,
ist nahezu in Zylinderform mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet
und mit einem Trägerfixierungsring 222 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 215 vorgesehen ist. Eine ringförmige Stufe 222a ist
an dem oberen Teil des Trägerfixierungsrings 222 ausgebildet
und steht im Eingriff mit einer Stufe 228a, die am unteren Ende
von Stopperbolzen 228 ausgebildet ist, die mit Muttern 229 fixiert
sind und durch die obere Platte 213 entlang der vertikalen
Richtung hindurchtreten, sowie mit einem Abstandsstück 299a.
Infolgedessen unterliegt die Membran 215 keiner exzessiven
Kraft dadurch, dass ermöglicht
wird, dass die Stufe 222a im Eingriff mit der Stufe 228a auch dann
steht, wenn das Diaphragma 215 aufgrund des Gewichts des Trägers 216 dadurch
gebogen wird, dass beispielsweise dem Halbleiterscheiben-Haltekopf
ermöglicht wird,
mit einem Anstiegs-Abstiegs-Mechanismus anzusteigen.
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Der
Rückhaltering 217 ist
in einer Ringform zwischen der Innenwand der Umfangswand 214 und der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 216 ausgebildet
und ist in konzentrischer Beziehung zur Innenwand der Umfangswand 214 und
der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 216 mit
einem kleinen Spalt von der Umfangswand 214 und der äußeren Umfangsfläche des
Trägers 216 angeordnet.
Der Rückhaltering 217 weist
horizontale obere und untere Endflächen auf und ist mit einem
Rückhalte-Fixierungsring 223 fixiert,
der an der oberen Fläche
der Membran 215 vorgesehen ist. Die Stufe 217a ist
an der äußeren Umfangsfläche des
Rückhalterings 217 ausgebildet.
Die Membran 215 wird davon abgehalten, einer lokalen Kraft
durch Unterdrückung
einer exzessiven Bewegung nach unten des Rückhalterings 217 zu
unterliegen, durch Ermöglichen,
dass die Stufe 217a in Eingriff mit dem Verriegelungselement 220 gelangt,
wenn der Halbleiterscheiben-Haltekopf mit dem Anstiegs-Abstiegs-Mechanismus
ansteigt.
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Verschiedene
Arten von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 230, beispielsweise
eine Vorrichtung, in der die Kopfpoliermechanismus 231 und
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 mit
einem Kugellager so abgestützt
werden, dass sie frei geneigt sind, können verwendet werden.
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Der
Betrieb der Halbleiterscheiben-Transfervorrichtung und der Halbleiterscheiben-Poliervorrichtung,
die wie oben beschrieben aufgebaut sind, wird im Anschluss beschrieben
werden.
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Die
zu polierende Halbleiterscheibe W, die in dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement
aufgenommen wurde, wird mit dem stromaufwärtsseitigen Roboterarm 210a zum
Befestigen der zu polierenden Halbleiterscheibe W auf der Ablage 202 entnommen. Die
obere Fläche
der zu polierenden Halbleiterscheibe W wird mit einem Halbleiterscheiben-Adsorptionsmechanismus
gehalten, der an der Spitze des stromaufwärtsseitigen Roboterarms 210a vorgesehen
ist.
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Dem
die Halbleiterscheibe W haltenden stromaufwärtsseitigen Roboterarm 210a wird
ermöglicht,
oberhalb des Verfahrwegs der Ablage 202 zu schwenken. Die
Ablage verfährt
an dem stromaufwärtsseitigen
Roboterarm 210a. Dann wird die von dem stromaufwärtsseitigen
Roboterarm 210a gehaltene Halbleiterscheibe W oberhalb
des engeren Lochs 202a der zwei Löcher 202a, die an
der Ablage 202 ausgebildet sind, angeordnet. Die Halbleiterscheibe
W wird auf dem Eingriffselement 205 befestigt, das in dem
Loch 202a vorgesehen ist, durch Lösen der Halbleiterscheibe W
von dem Halbleiterscheiben-Adsorptionsmechanismus.
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Nach
dem Abstützen
eines Lochs 202a der in der Ablage 202 ausgebildeten
zwei Löcher 202a wird
der Ablage 202 ermöglicht,
sich zu drehen. Das andere Loch 202a ist so angeordnet,
dass es dadurch dem stromaufwärtsseitigen
Roboterarm 210a nahe kommt, dass der Ablage 202 ermöglicht wird sich
zu drehen. Danach wird die zu polierende Halbleiterscheibe W wie
oben beschrieben mit dem stromaufwärtsseitigen Roboterarm 210a aus
dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement entnommen und die Halbleiterscheibe
W wird auf dem anderen Loch 202a befestigt, wodurch die
zu polierenden zwei Halbleiterscheiben W auf der Ablage 202 befestigt
werden.
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Die
Ablage 202, auf der zu polierenden Halbleiterscheiben W
befestigt sind, können
horizontal auch die stromabwärtige
Seite entlang der Führungsschiene 206 dadurch
verfahren, dass dem Antriebmechanismus 207 ermöglicht wird,
diese zu betätigen,
während
die zwei Halbleiterscheiben-Haltegriffe 230 an der Seite
der Führungsschiene 206 angeordnet
sind, die auf dem Verfahrweg der Ablage 202 liegen, wobei
der Kopf-Antriebsmechanismus 231 schwenken
kann. Der auf dem Verfahrweg der Ablage 202 bewegte Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 wird
gegenüber
dem Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 positioniert.
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Die
die zu polierenden Halbleiterscheiben W befestigende Ablage 202 ermöglicht es
der Halbleiterscheibe W, so zu verfahren, dass sie zwischen den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 230 und
dem Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 angeordnet
ist und dort stoppt.
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Die
jeweiligen Arme 204a des Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismus 204 steigen
nach dem oben beschriebenen Betrieb an und die jeweiligen an dem
Verriegelungselement 205 des Lochs 202a befestigten
Halbleiterscheiben W werden von unten mit dem Arm 204a abgestützt. Die Halbleiterscheibe
W kommt dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 durch weiteres
Ansteigen des Arms 204a näher, um die Halbleiterscheibe
an der unteren Fläche
des Halbleiterscheiben-Haltekopfs zu halten. Somit wird die Halbleiterscheibe
W an dem Halbleiterscheiben-Fixierungsbogen 216a (ein Einsatz)
fixiert, der an der unteren Fläche
des Trägers 216 vorgesehen
ist, und der Umfang der Halbleiterscheibe W wird mit dem Rückhaltering 217 verriegelt.
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Der
Kopf-Antriebsmechanismus 238 verschwenkt zum Polieren der
am Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 angebracht Halbleiterscheibe
W, der die zu polierende Halbleiterscheibe W haltende Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 ist
oberhalb des Polierkissens S angeordnet, um der Oberfläche der Halbleiterscheibe
W zu ermöglichen,
das auf der Oberfläche
der Platte P Fixierkissen S zu berühren.
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Der
Druck in der Fluidkammer 224 wird dadurch eingestellt,
dass der Flüssigkeit
wie etwa Luft ermöglicht
wird, von dem Strömungsweg 225 in
die Fluidkammer 224 einzuströmen, um den Pressdruck des
Trägers 216 und
des Rückhalterings 217 auf
das Polierkissen S einzustellen. Der Träger 216 und der Rückhaltering 217 weisen
ebenen Strukturen auf, die mit der Membran 215 abgestützt werden,
wodurch der Träger 216 und
der Rückhaltering 217 unabhängig voneinander
in der Lage sind, entlang der Anstiegs- und Absenkrichtungen sich
zu verschieben. der Pressdruck auf das Polierkissen S ist durch
den Druck in der Fluidkammer 224 einstellbar.
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Das
primäre
Polieren der Halbleiterscheibe W wird dadurch ausgeführt, dass
die auf dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 gehaltene
Halbleiterscheibe W auf dem Polierkissen S sich drehen kann.
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Wenn
das primäre
Polieren der Halbleiterscheibe W abgeschlossen wurde, kann der Kopf-Antriebsmechanismus 231 wiederum
verschwenken, wodurch die Ablage 202, die sich oberhalb
des Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismus 204 bewegt
hat, der Halbleiterscheibe W gegenüberstehen kann. Der Arm 204a des
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösemechanismus 204 steigt an,
während
die Ablage 202 durch das Loch 202a von unten hindurchtritt.
Die untere Fläche
der Halbleiterscheibe W wird mit dem Arm 204a abgestützt und die
Halbleiterscheibe W wird vom Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 freigegeben,
um sie auf dem Arm 204a zu befestigen. Nach der Primärpolierung
wird die Halbleiterscheibe W auf der Ablage 202 durch Absenkung
des Arms 204a, der die Halbleiterscheibe W abstützt, abgeladen.
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Nach
dem Abschluss der Primärpolierung wird
die Halbleiterscheibe W an dem stromabwärtsseitigen Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 für die Sekundärpolierung
angebracht. Die die Halbleiterscheibe W befestigende Ablage 202 verfährt stromabwärts und
ist oberhalb des stromabwärtsseitigen
Halbleiterscheiben-Anbringungs- und Löse-Mechanismus 204 angeordnet.
Dann kann, wie dies in der Primärpolierung
erfolgt, der Kopf-Antriebsmechanismus 231 an der stromabwärtigen Seite
so verschwenken, dass er den stromabwärtsseitigen Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 oberhalb
der Ablage 202 anordnet. Nach dem Abschluss der Primärpolierung
wird die Halbleiterscheibe W an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 für eine Sekundärpolierung
angebracht. Die Halbleiterscheibe wird dadurch poliert, dass der
Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 auf der oberen Fläche des
Sekundärpolierkissens
S durch Verschwenken des Kopf-Antriebsmechanismus 231 vorliegt.
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Es
ist möglich,
die zu polierende Halbleiterscheibe W, die in dem Halbleiterscheiben-Aufnahmeelement
aufgenommen wurde, unter Verwendung des stromaufwärtsseitigen
Roboterarms 210a auf dem Weg der Sekundärpolierung der Halbleiterscheibe
W dadurch zuzuführen,
dass die Ablage 202 auf die stromaufwärtige Seite hin bewegt werden
kann. Die zu polierende Halbleiterscheibe W wird mit dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 gehalten,
nachdem sie für
die Primärpolierung
der Halbleiterscheibe auf die stromabwärtige Seite hin verfahren ist.
In anderen Worten werden die Primärpolierung und die Sekundärpolierung
unabhängig
voneinander gleichzeitig durch Bereitstellung einer Zeitverzögerung zwischen
der Primärpolierung
und der Sekundärpolierung
ausgeführt.
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Nach
dem Abschluss der Sekundärpolierung wird
die Halbleiterscheibe W auf der Ablage 202 mit dem stromabwärtsseitigen
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Loslösungsmechanismus
wie bei der Primärpolierung
befestigt. Die Ablage 202 wurde nach der Zufuhr der Halbleiterscheibe
zum Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 für die Primärpolierung zur stromabwärtigen Seite
verfahren. Die die Halbleiterscheibe W nach dem Abschluss der Sekundärpolierung
befestigende Ablage 202 wird zum stromabwärtsseitigen
Roboterarm 210b mit dem Antriebmechanismus 207 überführt. Eine
Fläche
der Halbleiterscheibe W wird mit dem Halbleiterscheiben-Adsorptionsmechanismus
des stromabwärtsseitigen
Roboterarms 210b gehalten und die in dem Aufnahmeelement
für polierte
Halbleiterscheiben aufgenommene Halbleiterscheibe kann durch ein
Verschwenken des Roboterarms 210b aufgenommen werden.
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Nach
der Zufuhr der polierten Halbleiterscheibe W zum stromabwärtsseitigen
Roboterarm 210b verfährt
die Ablage 202 wieder auf die stromaufwärtige Seite hin, um die Halbleiterscheibe
W nach der Primärpolierung
aufzunehmen und diese zum Sekundärpolierungsschritt
zu transferieren. Dementsprechend ist die Ablage 202 so
aufgebaut, dass sie zum Aufnehmen der Halbleiterscheibe W von den
stromaufwärtsseitigen
und stromabwärtsseitigen
Roboterarmen 210a und 210b in der Lage ist, und
diese zu den Roboterarmen wieder abzugeben, und zu den primären und
sekundären
Halbleiterscheiben-Halteköpfen 230.
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Die
Ablage 202 transferiert die Halbleiterscheibe W horizontal.
Die Halbleiterscheibe W wird an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 dadurch angebracht
und von diesem wieder gelöst,
dass der Ablage 202 ermöglicht
wird, unterhalb des Halbleiterscheiben-Haltekopfs 230 unter
Verwendung des dort vorgesehenen Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 zu
verfahren. Infolgedessen wird der individuelle Mechanismus simpel
und für
einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb kompatibel, wobei gleichzeitig
die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung verbessert wird, um die Instandhaltung zu erleichtern.
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Bei
dem Aufbau, bei dem der Transfermechanismus und der Anbringungs-Lösemechanismus voneinander
getrennt sind, kann die Ablage 202 schnell und genau ein
horizontales lineares Verfahren und Stoppen am Zielort durchführen, während der
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus
die Halbleiterscheibe W schnell und genau an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 anbringen und
wieder von diesem lösen
kann. In anderen Worten werden die Mechanismen schnell und genau
betrieben, ohne dass das Kontrollsystem zum Steuern der Operation
der jeweiligen Mechanismen kompliziert eingestellt wird. Daher kann
jede Funktion zuverlässig
als Hochgeschwindigkeitsbetrieb ausgeführt werden und die Instandhaltung
kann erleichtert sein.
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Der
Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 wird
mit einer Distanz entfernt von Polierkissen S als Poliermechanismus
der Halbleiterscheibe W platziert und der Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 verfährt zwischen
oberhalb dem Polierkissen S und oberhalb dem Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 durch
Verschwenken des Kopf-Antriebsmechanismus 231.
Der Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 verfahrt oberhalb
des Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 auf
der anderen Seite dann, wenn die Halbleiterscheibe an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 angebracht
und von diesem gelöst
wird, während
der Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 oberhalb des Polierkissens
S verfahrt, wenn die Halbleiterscheibe W poliert wird. Infolgedessen
wird der Aufbringungs- und Lösebetrieb
der Halbleiterscheibe W ohne Wechselwirkung miteinander ausgeführt werden,
wodurch die jeweiligen Mechanismen einfach gestaltet sein können.
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Die
Ablage 202 wird wo abgestützt, dass sie in der Lage ist,
frei zwischen unterhalb dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 und
oberhalb dem Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösemechanismus 204 zu
verfahren, während
der Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösungsmechanismus 204 den
Arm 204 zur Verfügung
stellt, der in der Lage ist, anzusteigen und abzusinken. Daher wird
die Halbleiterscheibe W auf der Ablage 202, die zu unterhalb
dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 transferiert wird,
sicher an dem Halbleiterscheiben-Haltekopf 230 unter
Verwendung des Arms 204a angebracht und von diesem gelöst.
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Eine
Vielzahl von Polierkissen S als Poliermechanismen der Halbleiterscheibe
W und eine Vielzahl von Halbleiterscheiben-Halteköpfen 230 sind entlang
der Verfahrrichtung der Ablage 202 vorgesehen. Infolgedessen
können
eine Vielzahl von Arten von Schleifbetrieben wie etwa das Primär- und Sekundär-Polieren simultan
unter Verwendung unterschiedlicher Polierkissen S und abrasiver
Stoffe abhängig
von den jeweiligen Poliermechanismen durchgeführt werden.
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Die
Ablage 202 kann oberhalb der Vielzahl von Halbleiterscheiben-Anbringungs-Lösungsmechanismen 204 korrespondierend
mit den oben beschriebenen Poliermechanismen verfahren, während die
jeweiligen Halbleiterscheiben-Halteköpfe 230 so vorgesehen
sind, dass sie unabhängig
mit Zeitverzögerung
auf dem Verfahrweg der Ablage 202 dadurch verfahren können, dass
die Kopf-Antriebsmechanismen 231 schwenken können. Infolgedessen
wird der Anbringungsschritt der Halbleiterscheibe W und der Loslöseschritt
der Halbleiterscheibe W an den Halbleiterscheiben-Halteköpfen 230 und
von diesen sowie der Polierschritt der Halbleiterscheibe W unabhängig voneinander,
was das Pausenintervall zwischen den Schritten reduziert. Dementsprechend wird
der Durchsatz des Prozesses verbessert, was ein effizientes Polieren
und eine effiziente Transferierung der Halbleiterscheibe W ermöglicht.
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Die
Ablage 202 kann verfahren, während eine Vielzahl von Halbleiterscheiben
W befestigt sind, welche effizient transferiert werden. Da die Ablage 202 in
der Lage ist, die Halbleiterscheibe W zu befestigen, während sie
sich dreht, auch dann, wenn eine Vielzahl von Halbleiterscheiben
W befestigt sind, durch eine drehbare Ablage 202, wird
das Befestigen der Halbleiterscheiben erleichtert. In anderen Worten
ist es möglich,
die Halbleiterscheibe W von der Ablage 202 aufzunehmen
und zu dieser unter Verwendung der Roboterarme 210a und 210b zuzuführen, nachdem
die Ablage 202 in der Lage ist, sich zu drehen, so dass
das Loch 202a der Ablage 202 nahe zu den jeweiligen
Roboterarmen 210a und 210b gelangt. Infolgedessen
kann die Halbleiterscheibe W an jedem Loch 202a ohne Bereitstellen
einer flexiblen Funktion in den Roboterarm 210a und 210b platziert
werden.
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Da
die Ablage 202 frei drehbar ist, kann der Aufbau der Roboterarme 210a und 210b einfach
gestaltet werden und gleichzeitig kann die Vorrichtung bei hoher
Geschwindigkeit betrieben werden und deren Zuverlässigkeit
wird verbessert.