DE60125859T2

DE60125859T2 - Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE60125859T2
Application number: DE60125859T
Authority: DE
Inventors: Seiji Atsugi-shi Katsuoka; Masahiko Zushi-shi Sekimoto; Mitsuru Kamaruka-shi Miyazaki; Naoki Yamato-shi Noji; Kazuki Yokohama-shi Chiba; Kenji Fujisawa-shi Fujimoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: KR20010106260A; US20010044266A1; US6629883B2; EP1155778A2; EP1155778A3; JP2001326201A; SG96621A1; TW491744B; DE60125859D1; EP1155778B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung zum Polieren eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers zu einer flachen spiegelartigen Oberfläche, und insbesondere auf eine Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen mit einer Vielzahl von Topringen zum Halten der Werkstücke mit Bezug zu einem einzigen Poliertisch.
Beschreibung der verwandten Technik
Der neuere schnelle Fortschritt bei der Halbleitervorrichtungsintegration verlangt immer kleiner werdende Verdrahtungsmuster oder Verbindungen und auch engere Räume zwischen den Verbindungen, die aktive Bereiche verbinden. Einer der verfügbaren Prozesse zur Bildung solcher Verbindungen ist die Photolithographie der photolithographische Prozess erfordert, dass die Oberflächen, auf denen die Musterabbildungen durch einen Schrittmotor zu fokussieren sind, so flach wie möglich sein sollten, weil die Tiefenschärfe des optischen Systems relativ klein ist. Es ist daher nötig, die Oberflächen der Halbleiter-Wafer für die Photolithographie flach zu machen.
Ein üblicher Weg zur Einebnung der Oberfläche des Halbleiter-Wafers ist, den Halbleiter-Wafer mit einem chemisch-mechanischen Polierprozess (CMP = chemical mechanical polishing) zu polieren.
Es ist eine Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen bekannt, die eine Vielzahl von Topringen hat, um Halbleiter-Wafer mit Bezug zu einem einzigen Poliertisch zu halten, die eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern gleichzeitig polieren kann. Bei dieser Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen sind Halbleiter-Wafer auf den jeweiligen Topringen befestigt, und dann werden alle Halbleiter-Wafer, die von den Topringen gehalten werden, gleichzeitig gegen eine Polieroberfläche des Poliertisches gedrückt und poliert. Nachdem das Polie ren der Halbleiter-Wafer für eine vorbestimmte Zeit ausgeführt wird, werden alle Topringe, die die Halbleiter-Wafer halten, von dem Poliertisch angehoben, und dann werden alle Halbleiter-Wafer, die poliert worden sind, von den Topringen weggenommen. Danach werden neue Halbleiter-Wafer an den Topringen befestigt.
Bei der herkömmlichen Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen, die oben beschrieben wurde, wird eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern gleichzeitig poliert, und das Beladen und Entladen (d.h. das Ersetzen) der Halbleiter-Wafer wird gleichzeitig ausgeführt. Jedoch ist nötig, dass in dem Fall, wo das Beladen der zu polierenden Halbleiter-Wafer auf einer Vielzahl von Topringen und das Entladen der Halbleiter-Wafer, die poliert worden sind, aus den Topringen automatisiert worden ist, das Beladen und Entladen der Halbleiter-Wafer in einer kurzen Zeit ohne einen Handhabungs- bzw. Transferfehler ausgeführt werden muss. Jedoch gab es bei der Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen keinen Lade- und Entlademechanismus, der solche Anforderungen erfüllen kann.
Die herkömmliche Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen ist eine extra dafür vorgesehene Poliervorrichtung, um nur das Polieren der Halbleiter-Wafer auszuführen, und daher werden die Halbleiter-Wafer, die poliert worden sind, zu einem nächsten Reinigungsprozess durch einen bewegbaren Behälter transportiert, in dem sie in Wasser untergetaucht werden, um zu verhindern, dass sie während des Transportes trocknen. Jedoch gibt es bei dem Verfahren, bei dem der Polierprozess und der Reinigungsprozess separat ausgeführt werden, die Tendenz, dass die Reinheit eines Reinraums beeinträchtigt wird, und die polierten Halbleiter-Wafer müssen von einem Bediener oder von manuell betätigten Transportmitteln transportiert werden. Weiterhin ist ein großer Einbauraum für zwei Arten von Vorrichtungen erforderlich, die die Poliervorrichtung und die Reinigungsvorrichtung aufweisen, die verwendet wird, um den darauf folgenden Reinigungsprozess auszuführen.
Um den Polierprozess rein zu machen und den Einbauraum der Vorrichtung zu verringern, ist daher die Forderung nach einer Poliervorrichtung mit mehreren Köpfen aufgetreten, die sowohl einen Poliervorgang als auch einen Reinigungsvorgang darin ausführt, und die eine Bauart mit trockener Eingabe und trockener Ausgabe zur Einleitung von Halbleiter-Wafern darin in trockenem Zustand und zur Entfernung von polierten und gereinigten Halbleiter-Wafern daraus in einem trockenen Zustand ist.
Weiterhin sei hingewiesen auf das US-Patent 5 329 723, welches eine Poliervorrichtung mit einem Mehrfachkopf zeigt, die einen Poliertisch, eine Vielzahl von Topringen (Trägern), die an einer Polieranordnung angebracht sind, einen sich drehenden Transporter (Indextisch) und eine Vielzahl von Pushern bzw. Drückern zur Übertragung der Werkstücke zwischen dem Indextisch und den Trägern aufweist. Um die Übertragung von Substraten zwischen den Trägern und jeweiligen Näpfen des Indextisches zu gestatten, wird die Polieranordnung insgesamt entlang einer linearen Schiene bewegt, und zwar von einer Position über den Poliertisch zu einer Position über den Indextisch. Nach der Übertragung der Substrate wird die Polieranordnung wieder insgesamt zurück zu einer Position über den Poliertisch bewegt. Während des Polierens der Substrate wird jeder Wafer-Träger durch einen Polierarm oszilliert, der an der Polieranordnung angebracht ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Poliervorrichtung der Bauart mit mehreren Köpfen vorzusehen, die als eine Poliervorrichtung mit trockener Eingabe und trockener Ausgabe verwendet werden kann, die eine hohe Verarbeitungsfähigkeit pro Zeiteinheit und eine Einheitseinbaufläche für die Verarbeitung von Werkstücken, wie beispielsweise Halbleiter-Wafern hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Poliervorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Insbesondere ist eine Poliervorrichtung mit einem Mehrfachkopf vorgesehen, die folgendes aufweist: Einen Poliertisch mit einer Polierfläche; eine Vielzahl von Topringen bzw. oberen Ringen zum Halten von Werkstücken und zum Drücken der Werkstücke gegen die Polierfläche; Ein Karussell zum Tragen der Topringe und zum Indizieren bzw. schrittweise Bewegen der Topringe; einen Drehtransporter, der an einer Position angeordnet ist, die für die Topringe zugänglich ist, und der eine Vielzahl von Teilen hat, die an einem vorbestimmten Umfang um einen Drehmittelpunkt des Drehtransporters positioniert sind, um die Werkstücke zu halten, wobei der Drehtransporter eine Indexfunktion zum Indizieren bzw. Weiterschalten der Vielzahl von Teilen hat; und einen Pusher bzw. Drücker zum Transportieren der Werkstücke zwischen dem Drehtransporter und den Topringen, wobei jeder der Topringe mit dem Karussell durch einen Schwenkarm verbunden ist und in einem Winkel durch den Schwenkarm zu einer Polierposition auf dem Poliertisch und einer Lade- und Entladeposition auf dem Drehtransporter bewegbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die für die Übertragung von zu polierenden Werkstücken, wie beispielsweise Halbleiter-Wafern, zu den Topringen nötig ist, um dadurch stark die Anzahl der verarbeiteten Werkstücke pro Zeiteinheit zu steigern, d.h. den Durchsatz zu steigern.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die eine Anordnung von verschiedenen Komponenten einer Poliervorrichtung zeigt;
2 ist eine Ansicht, die Poliereinheiten auf den linken und rechten Seiten zeigt, in denen drei Topringe unterschiedliche Betriebsvorgänge ausführen;
3 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen den Mehrfachkopf-Topringen, die von dem Karussell getragen werden, und dem Poliertisch zeigt;
4 ist eine Perspektivansicht, die die Beziehung zwischen dem Karussell, den Topringschwenkarmen und den Topringen durch Entfernung eines Traggliedes und von Ständern zeigt;
5 ist eine Perspektivansicht, die die Beziehung zwischen dem Karussell, den Topringschwenkarmen und den Mehrfachkopf-Topringen durch Entfernung des Traggliedes und der Ständer zeigt;
6 ist eine Ansicht einer Führungsplatte;
7A ist eine Ansicht einer Umdrehvorrichtung;
7B ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Seitenansicht der Umdrehvorrichtung;
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Hubvorrichtung;
9 ist eine Ansicht eines Drehtransporters;
10 ist eine vertikale Schnittansicht des Drehtransporters;
11 ist eine vertikale Schnittansicht eines Pushers bzw. Drückers;
12A-12E sind vertikale Schnittansichten, die die Art und Weise veranschaulichen, in der der Pusher arbeitet;
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Aufbau eines ersten Poliertisches und einer Anordnung eines optischen Sensors zeigt;
14 ist eine Ansicht der in 13 gezeigten Poliervorrichtung;
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Toprings zeigt;
16 ist eine Kurvendarstellung, die die Konfiguration der Wafer-Haltefläche der Halteplatte des Toprings zeigt;
17A, 17B und 17C sind vergrößerte bruchstückhafte vertikale Quer schnittsansichten, die das Verhalten eines Poliertuchs bzw. Poliergewebes zeigen, wenn die Beziehung zwischen einer Druckkraft, die auf einen Topring aufgebracht wird, und einer Druckkraft, die von einem Haltering aufgebracht wird, variiert wird.
18 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Scroll-Poliertisches;
19A ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie P-P der 18 aufgenommen ist;
19B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie X-X der 19A aufgenommen ist;
20 ist eine Frontansicht einer Abrichtvorrichtung zum Abrichten des Poliertisches;
21A ist eine Frontansicht einer Wafer-Station;
21B ist eine Seitenansicht der Wafer-Station;
22A ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie in der Richtung gesehen, die vom Pfeil I in 21A gezeigt wird;
22B ist eine Ansicht der Wafer-Station wie sie in der Richtung zu sehen ist, die vom Pfeil II gezeigt wird;
22C ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die vom Pfeil III angezeigt wird;
22D ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung von Pfeil IV zu sehen ist;
22E ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung von Pfeil V zu sehen ist;
23A-23C sind Ansichten, die die Art und Weise veranschaulichen, in der die Wafer-Station arbeitet;
24 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
25 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
26 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
27 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
28 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
29 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
30 ist eine Abbildung, die eine Wafer-Verarbeitungsroute in der in den 1 bis 23 gezeigten Poliervorrichtungen veranschaulicht;
31 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
32 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
33 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
34 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
35 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
36 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
37 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines parallelen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
38 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
39 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
40 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
41 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
42 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
43 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
44 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
45 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
46 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
47 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer zweistufigen Reinigung veranschaulicht;
48 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
49 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
50 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
51 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
52 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
53 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
54 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
55 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
56 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
57 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht;
58 ist eine schematische Abbildung, die ein Beispiel eines Prozesses eines seriellen Poliervorgangs und einer dreistufigen Reinigung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine Poliervorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben.
1 zeigt eine Anordnung von verschiedenen Komponenten einer Poliervorrichtung. Wie in 1 gezeigt, weist eine Poliervorrichtung vier Lade-Entlade-Stufen 2 jeweils zum Anordnen einer Wafer-Kassette 1 auf, die eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern aufnimmt. Die Lade/Entlade-Stufe 2 kann einen Mechanismus zum Anheben und Absenken der Wafer-Kassette 1 haben. Ein Transferroboter 4 mit zwei Händen ist auf Schienen 3 vorgesehen, so dass der Transferroboter 4 sich entlang den Schienen 3 bewegen kann und auf die jeweiligen Wafer-Kassetten 1 an den jeweiligen Lade-Entlade-Stufen 2 zugreifen kann.
Der Transferroboter 4 hat zwei Hände, die in einer vertikal beabstandeten Beziehung gelegen sind, und die untere Hand wird nur verwendet, um einen Halbleiter-Wafer aus der Wafer-Kassette 1 heraus zu nehmen, und die obere Hand wird nur verwendet, um den Halbleiter-Wafer in die Wafer-Kassette 1 zurück zu legen. Diese Anordnung gestattet, dass ein sauberer Halbleiter-Wafer, der gereinigt worden ist, an einer Oberseite angeordnet wird und nicht verunreinigt wird. Die untere Hand ist eine Hand der mit Vakuum ansaugenden Bauart zum Halten eines Halbleiter-Wafers unter Vakuum, und die obere Hand ist eine Hand mit ausgenommenem Träger zum Tragen einer Umfangskante eines Halbleiter-Wafers durch eine Ausnehmung, die an der Hand ausgeformt ist. Die Hand der mit Vakuum anziehenden Bauart kann einen Halbleiter-Wafer halten und den Halbleiter-Wafer transportieren, auch wenn der Halbleiter-Wafer nicht an einer normalen Position in der Wafer-Kassette aufgrund einer kleinen Verschiebung gelegen ist, und die Hand der Bauart mit Trageausnehmung kann einen Halbleiter-Wafer transportieren, während sie den Halbleiter-Wafer sauber hält, weil kein Staub aufgenommen wird, anders als bei der Hand der mit Vakuum anziehenden Bauart.
Zwei Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 sind an den gegenüberliegenden Seiten der Wafer-Kassetten 1 mit Bezug zu den Schienen 3 des Transferroboters 4 angeordnet. Die Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 sind an Positionen angeordnet, die von den Händen des Transferroboters 4 erreicht werden können. Zwischen den zwei Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 und an einer Position, die der Transferroboter 4 erreichen kann, ist eine Wafer-Station 90 mit mehrstufigen Wafer-Trägern (wafer-trays) in einer vertikalen Richtung vorgesehen. Die Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 haben einen Drehreinigungsmechanismus bzw. Schleuderreinigungsmechanismus zum Trocknen eines Halbleiter-Wafers durch Drehen bzw. Schleudern des Halbleiter Wafers mit hoher Drehzahl, und daher kann die zweistufige Reinigung oder dreistufige Reinigung des Halbleiter-Wafers ausgeführt werden, ohne irgendein Reinigungsmodul zu ersetzen.
Ein Bereich B, in dem die Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 und die Wafer-Station 90 angeordnet sind, und ein Bereich A, in dem die Wafer-Kassetten 1 und der Transferroboter 4 angeordnet sind, sind durch eine Unterteilungswand 14 abgeteilt, so dass die Sauberkeit des Bereiches B und des Bereiches A getrennt werden können. Die Unterteilungswand 14 hat eine Öffnung, um zu gestatten, dass die Halbleiter-Wafer dort hindurch laufen, und ein Shutter bzw. Verschluss 11 ist an der Öffung der Unterteilungswand 14 vorgesehen. Ein Transferroboter 20 mit zwei Händen ist an einer Position angeordnet, wo der Transferroboter 20 auf die Reinigungsvorrichtung 5 und die Wafer-Station 90 zugreifen kann, und ein Transferroboter 21 mit zwei Händen ist an einer Position angeordnet, wo der Transferroboter 21 auf die Reinigungsvorrichtung 6 und die Wafer-Station 90 zugreifen kann.
Der Transferroboter 20 und der Transferroboter 21 haben die jeweiligen zwei Hände, die in einer vertikal beabstandeten Beziehung angeordnet sind. Die jeweiligen oberen Hände des Transferroboters 20 und des Transferroboters 21 werden zum Transportieren eines Halbleiter-Wafers verwendet, der gereinigt worden ist, und zwar zu den Reinigungsvorrichtungen oder den Wafer-Trays der Wafer-Station 90, und die jeweiligen unteren Hände des Transferroboters 20 und des Transferroboters 21 werden zum Transportieren eines Halbleiter-Wafers verwendet, der nicht gereinigt worden ist, oder für einen Halbleiter-Wafer, der zu polieren ist. Da die untere Hand verwendet wird, um einen Halbleiter-Wafer zu einer Umdrehvorrichtung oder weg von dieser zu transportieren, wird die obere Hand nicht durch Tröpfchen von Spülwasser verunreinigt, die von einer oberen Wand der Umdrehvorrichtung herunterfallen.
Eine Reinigungsvorrichtung 22 ist an einer Position benachbart zu der Reinigungsvorrichtung 5 angeordnet und ist für die Hände des Transferroboters 20 zugänglich, und eine andere Reinigungsvorrichtung 23 ist an einer Position benachbart zur Reinigungsvorrichtung 6 angeordnet und ist für die Hände des Transferroboters 21 zugänglich.
Alle Reinigungsvorrichtungen 5, 6, 22 und 23, die Wafer-Station 90 und die Transferroboter 20 und 21 sind in dem Bereich B angeordnet. Der Druck im Bereich B wird so eingestellt, dass er niedriger ist als der Druck im Bereich A. Jede der Reinigungsvorrichtungen 22 und 23 kann beide Oberflächen eines Halbleiter-Wafers reinigen.
Die Poliervorrichtung hat ein Gehäuse 100, um verschiedene Komponenten darin einzuschließen. Das Innere des Gehäuses 100 ist in eine Vielzahl von Abteilungen oder Kammern aufgeteilt (einschließlich der Bereiche A und B) und zwar durch Unterteilungen 14, 15, 16, 24 und 25.
Eine Polierkammer, die von dem Bereich B durch die Unterteilungswand 24 getrennt ist, wird gebildet und wird weiter in zwei Bereiche C und D durch die Unterteilungswand 25 aufgeteilt. In jedem der zwei Bereiche C und D sind zwei Poliertische und ein Karussell mit drei Topringen vorgesehen, um einen Halbleiter-Wafer zu halten und den Halbleiter-Wafer gegen die Poliertische zu drücken. Das heißt, die Poliertische 34L und 35L sind in dem Bereich C vorgesehen, und die Poliertische 34R und 35R sind in dem Bereich D vorgesehen. Weiterhin ist das Karussell 36L in dem Bereich C vorgesehen, und das Karussell 36R ist in dem Bereich D vorgesehen.
Eine (nicht gezeigte) Düse für abrasive Flüssigkeit zum Liefern einer abrasiven Flüssigkeit auf den Poliertisch 34L und eine Abrichtvorrichtung 38L zum Abrichten des Poliertisches 34L sind in dem Bereich C angeordnet. Eine (nicht gezeigte) Düse für abrasive Flüssigkeit zum Liefern einer abrasiven Flüssigkeit auf den Poliertisch 34R und eine Abrichtvorrichtung 38R zum Abrichten des Poliertisches 34R sind im Bereich D angeordnet. Eine Abrichtvorrichtung 39L zum Abrichten des Poliertisches 35L ist im Bereich C angeordnet, und eine Abrichtvorrichtung 39R zum Abrichten des Poliertisches 35R ist in dem Bereich D angeordnet. Wie in 1 gezeigt, sind die Poliereinheiten, die auf den linken und rechten Seiten angeordnet sind, in Liniensymmetrie mit Bezug zur Unterteilungswand 25 angeordnet. Die beiden Poliereinhei ten haben die jeweiligen drei Topringe 32L und 32R, die die Halbleiter-Wafer halten und sie polieren.
Wie in 1 gezeigt, ist in dem Bereich C, der von dem Bereich B durch die Unterteilungswand 24 getrennt ist, und an einer Position, die von den Händen des Transferroboters 20 erreicht werden kann, eine Umdrehvorrichtung 28L vorgesehen, um einen Halbleiter-Wafer umzudrehen, und im Bereich D und an einer Position, die von den Händen des Transferroboters 21 erreicht werden kann, ist eine Umdrehvorrichtung 28R vorgesehen, um einen Halbleiter-Wafer umzudrehen. Die Unterteilungswand 24 zwischen dem Bereich B und den Bereichen C und D hat zwei Öffnungen, jeweils um zu gestatten, dass Halbleiter-Wafer dort hindurchlaufen, wobei eine davon verwendet wird, um den Halbleiter-Wafer zu der Umdrehvorrichtung 28L hin oder weg von dieser zu übertragen, und wobei die andere davon verwendet wird, um den Halbleiter-Wafer zu der Umdrehvorrichtung 28R hin oder weg von dieser zu übertragen. Shutter bzw. Verschlüsse 26L und 26R sind an den jeweiligen Öffnungen der Unterteilungswand 24 vorgesehen. Die Umdrehvorrichtungen 28L und 28R haben einen Spannmechanismus zum Spannen eines Halbleiter-Wafers, einen Umdrehmechanismus zum Umdrehen eines Halbleiter-Wafers und einen Halbleiter-Waferdetektionssensor, um zu detektieren, ob der Spannmechanismus einen Halbleiter-Wafer hält oder nicht. Der Transferroboter 20 überträgt einen Halbleiter-Wafer zur Umdrehvorrichtung 28L, und der Transferroboter 21 überträgt einen Halbleiter-Wafer zur Umdrehvorrichtung 28R.
Ein Drehtransporter 27L ist in dem Bereich C angeordnet, um Halbleiter-Wafer zwischen der Umdrehvorrichtung 28L und den drei Topringen 32L zu übertragen, die von dem Karussell 36L getragen werden. Der Drehtransporter 27L hat vier Stufen, um einen Halbleiter-Wafer in gleichen Winkelintervallen anzuordnen, und kann eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern darauf gleichzeitig halten. Der Halbleiter-Wafer, der zu der Umdrehvorrichtung 28L transportiert worden ist, wird zum Drehtransporter 27L durch Betätigung einer Hubvorrichtung 29L übertragen, die unter dem Drehtransporter 27L ange ordnet ist, wenn die Mitte der Stufe des Drehtransporters 27L mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten wird. Der Halbleiter-Wafer, der auf der Stufe des Drehtransporters 27L angeordnet ist, wird zu einer Position über einem Drücker 30L durch die Indexbewegung des Drehtransporters 27L transportiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Topring 32L an einer Position über dem Drehtransporter 27L (Lade- und Entladeposition) zuvor durch eine Schwenkbewegung davon angeordnet. Der Halbleiter-Wafer wird von dem Drehtransporter 27L zum Topring 32L durch Betätigung des Pushers 30L transportiert, der unter dem Drehtransporter 27L angeordnet ist, wenn die Mitte des Toprings 32L mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der auf der Stufe des Drehtransporters 27L angeordnet ist.
Durch Wiederholung des obigen Betriebsvorgangs werden die Halbleiter-Wafer sequenziell auf die drei Topringe 32L geladen, die von dem Karussell 36L getragen werden.
Der Halbleiter-Wafer, der zum Topring 32L übertragen wird, wird durch einen Vakuumanzugsmechanismus des Toprings 32L unter Vakuum gehalten und wird zum Poliertisch 34L transportiert. Danach wird der Halbleiter-Wafer von einer Polierfläche poliert, die ein Poliertuch oder einen Schleifstein (oder eine feste abrasive Platte) aufweist, die an dem Poliertisch 34L angebracht ist. Der zweite Poliertisch 35L ist an einer Position angeordnet, die von den Ringen 32L erreicht werden kann, wenn der Topring 32L an einer zugänglichen Position für den zweiten Poliertisch 35L gelegen ist. Bei dieser Anordnung kann ein primärer Poliervorgang des Halbleiter-Wafers durch den Poliertisch 34L ausgeführt werden, und dann kann ein zweiter Poliervorgang des Halbleiter-Wafers von dem zweiten Poliertisch 35L ausgeführt werden. In diesem Fall kann ein Pufferpoliervorgang des Halbleiter-Wafers von dem zweiten Poliertisch 35L ausgeführt werden.
Ein Drehtransporter 27R ist in dem Bereich D angeordnet, um Halbleiter-Wafer zwischen der Umdrehvorrichtung 28R und den drei Topringen 32R zu übertragen, die von dem Karussell 36R getragen werden. Der Drehtransporter 27R hat vier Stufen, um einen Halbleiter-Wafer in gleichen Winkelintervallen anzuordnen, und kann eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern darauf gleichzeitig halten. Der Halbleiter-Wafer, der zur Umdrehvorrichtung 28R transportiert worden ist, wird zum Drehtransporter 27R durch Betätigung einer Hubvorrichtung 29R übertragen, die unter dem Drehtransporter 27R angeordnet ist, wenn die Mitte der Stufe des Drehtransporters 27R mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der von der Umdrehvorrichtung 28R gehalten wird. Der Halbleiter-Wafer, der auf der Stufe des Drehtransporters 27R angeordnet ist, wird zu einer Position über einem Drücker 30R durch die Indexbewegung des Drehtransporters 27R transportiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Topring 32R an einer Position über dem Drehtransporter 27R (Lade- und Entladeposition) zuvor durch eine Schwenkbewegung davon angeordnet worden. Der Halbleiter-Wafer wird von dem Drehtransporter 27R zum Topring 32R durch Betätigung des Pushers 30R übertragen, der unter dem Drehtransporter 27R angeordnet ist, wenn die Mitte des Toprings 32R mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der an der Stufe des Drehtransporters 27R angeordnet ist.
Durch Wiederholung des obigen Betriebsvorgangs werden die Halbleiter-Wafer sequentiell auf die drei Topringe 32R geladen, die von dem Karussell 36R getragen werden.
Der Halbleiter-Wafer, der zum Topring 32R übertragen wurde, wird unter Vakuum durch einen Vakuumsanzugsmechanismus des Toprings 32R gehalten und wird zum Poliertisch 34R transportiert. Danach wird der Halbleiter-Wafer durch eine Polierfläche poliert, die ein Poliertuch oder einen Schleifstein (oder eine feste abrasive Platte) aufweist, die an dem Poliertisch 34R angebracht ist. Der zweite Poliertisch 35R ist an einer Position angeordnet, die der Topring 32R erreichen kann, wenn der Topring 32R an einer zugänglichen Position für den zweiten Poliertisch 35R gelegen ist. Bei dieser Anordnung kann ein primärer Poliervorgang des Halbleiter-Wafers durch den Poliertisch 34R ausgeführt werden, und dann kann ein sekundärer Poliervor gang des Halbleiter-Wafers durch den zweiten Poliertisch 35R ausgeführt werden. In diesem Fall kann ein Pufferpoliervorgang des Halbleiter-Wafers von dem zweiten Poliertisch 35R ausgeführt werden.
In beiden Poliereinheiten wird, nachdem ein Halbleiter-Wafer durch den ersten Poliertisch 34L oder 34R poliert wird und bevor der Topring 32L oder 32R sich zum zweiten Poliertisch 35L oder 35R bewegt, eine Reinigungsflüssigkeit aus (nicht gezeigten) Reinigungsflüssigkeitsdüsen geliefert, die benachbart zum Poliertisch 34L oder 34R angeordnet sind, und zwar zu der Unterseite oder zu den Seitenflächen des Halbleiter-Wafers, der von dem Topring 32L oder 32R an einer Position gehalten wird, wo der Topring 32L oder 32R vom Poliertisch 34L oder 34R beabstandet ist. Weil der Halbleiter-Wafer gespült wird, bevor er zum zweiten Poliertisch 35L oder 35R bewegt wird, wird die Übertragung einer Verunreinigung zwischen den Poliertischen verhindert, um somit eine Querkontamination der Poliertische zu vermeiden.
Nachdem der Halbleiter-Wafer von der ersten Polierfläche des ersten Poliertisches 34L oder 34R und der zweiten Polierfläche des zweiten Poliertisches 35L oder 35R poliert wurde, werden die ersten und zweiten Polierflächen von den Abrichtvorrichtungen 38L bzw. 38R bzw. 39L bzw. 39R abgerichtet. Der Abrichtprozess ist ein Prozess zur Wiederherstellung der Polieroberfläche des Poliertisches, die durch den Poliervorgang der Halbleiter-Wafer verschlechtert worden ist. Dieser Prozess wird auch Konditionierung oder Begradigung genannt.
In der Poliereinheit auf der linken Seite wird der Halbleiter-Wafer, der poliert worden ist, vom Topring 32L zum Pusher bzw. Drücker 30L übertragen und wird dann vom Pusher 30L zum Drehtransporter 27L durch Absenkung des Pushers 30L übertragen. Danach wird der Halbleiter-Wafer zu einer Position unter der Umdrehvorrichtung 28L durch die Indexbewegung des Drehtransporters 27L transportiert, und wird dann zur Umdrehvorrichtung 28L durch das Anheben der Hubvorrichtung 29L zurückgebracht.
In der Poliereinheit auf der rechten Seite wird der Halbleiter-Wafer, der poliert worden ist, vom Topring 32R zum Pusher 30R übertragen, und wird dann vom Pusher 30R zum Drehtransporter 27R durch Absenkung des Pushers 30R übertragen. Danach wird der Halbleiter-Wafer zu einer Position unter der Umdrehvorrichtung 28R durch die Indexbewegung des Drehtransporters 27R transportiert, und wird dann zur Umdrehvorrichtung 28R durch Anheben der Hubvorrichtung 29R zurückgebracht.
Der Halbleiter-Wafer, der zur Umdrehvorrichtung 28L oder 28R durch den obigen Betriebsvorgang zurückgebracht wird, wird durch reines Wasser oder Chemikalien gespült, die von den Spüldüsen geliefert werden. Weiter wird die Halbleiter-Waferhaltefläche des Toprings 32L oder 32R, von der der Halbleiter-Wafer weggenommen worden ist, auch durch reines Wasser oder Chemikalien gereinigt, die von den Topringreinigungsdüsen geliefert werden, und in machen Fällen wird die Halbleiter-Waferhaltefläche des Toprings 32L oder 32R gespült, um zu verhindern, dass die Halbleiter-Waferhaltefläche getrocknet wird. Pusher-Reinigungsdüsen sind an der Unterteilungswand vorgesehen, um jeden der Pusher zu reinigen. Um die Ausbeute der Halbleiter-Wafer oder den Reinigungseffekt auf die Halbleiter-Wafer zu verbessern, kann weiterhin der Halbleiter-Wafer mit Chemikalien in einem derartigen Zustand gespült werden, dass der Halbleiter-Wafer vom Topring unter Vakuum gehalten wird. Weiterhin kann der Halbleiter-Wafer mit Chemikalien in einem derartigen Zustand gespült werden, dass der Halbleiter-Wafer von dem Drehtransporter 27L oder 27R über dem Pusher gehalten wird. Die Hubvorrichtung kann von Düsen gereinigt werden, wie unten beschrieben.
2 zeigt die Poliereinheiten auf den linken und rechten Seiten, in denen die drei Topringe 32L, 32R unterschiedliche Betriebsvorgänge ausführen. Insbesondere ist bei der Poliereinheit auf der linken Seite der Topring 32L-1 in der Lade- und Entladeposition gelegen, der Topring 32L-2 ist in der Überhangposition mit Bezug zum Poliertisch 34L gelegen, und der Topring 32L-3 ist an dem zweiten Poliertisch 35L gelegen. In der Poliereinheit auf der rechten Seite greift der Topring 32R-1 auf die Lade- und Entladeposition zu, der Topring 32R-2 greift auf den Poliertisch 35R zu, und der Topring 32R-3 ist entfernt von dem Poliertisch 34R gelegen. Andere Komponenten oder Vorrichtungen sind in dem gleichen Zustand wie in 1.
Weiterhin werden die Abrichtvorrichtungen 38L und 38R von jeweiligen Abrichtvorrichtungsköpfen 60 getragen. Die Abrichtvorrichtungsköpfe 60 werden durch jeweilige Schwenkwellen getragen, die in der Position festgelegt werden können, und die Abrichtvorrichtungen 38L und 38R sind zwischen jeweiligen Wartepositionen und jeweiligen Abrichtpositionen auf den jeweiligen Poliertischen 34L und 34R bewegbar. In ähnlicher Weise werden die Abrichtvorrichtungen 39L und 39R von jeweiligen Abrichtvorrichtungsköpfen 61 getragen. Die Abrichtvorrichtungsköpfe 61 werden durch jeweilige Schwenkwellen getragen, die bezüglich der Position festgelegt sein können, und die Abrichtvorrichtungen 39L und 39R sind zwischen jeweiligen Wartepositionen und jeweiligen Abrichtpositionen auf den jeweiligen Poliertischen 35L und 35R bewegbar.
Die 3 bis 5 zeigen die Beziehung zwischen Mehrfachkopf-Topringen 32L (oder 32R), die von dem Karussell 36L oder (36R) und dem Poliertisch 34L (oder 34R) getragen werden. 3 ist eine schematische Seitenansicht, und die 4 und 5 sind schematische Perspektivansichten. Die Karussells 36L und 36R, die Topringe 32L und 32R und die Poliertische 34L und 34R auf den linken und rechten Seiten haben die gleiche Struktur, und daher werden nur das Karussell 36L, die Topringe 32L und der Poliertisch 34L auf der linken Seite beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, wird das Karussell 36L von einem Tragglied 42 getragen, welches von einer Vielzahl von Ständern 41 getragen wird (in 3 ist nur ein Ständer gezeigt). Das Karussell 36L wird von dem Tragglied 42 durch eine Hauptwelle 43 getragen, die drehbar ist. Die Hauptwelle 43 ist mit einem Motor 44 gekoppelt, der an dem Tragglied 42 festgelegt ist. Daher ist das Karussell 36L um eine vertikale Achse O durch Drehung der Hauptwelle 43 drehbar. Das Karussell 36L trägt drei Topringschwenkarme 45 (in 3 ist nur ein Schwenkarm gezeigt). Jeder der Topringschwenkarme 45 hat eine L-förmige Struktur. Jeder der Topringschwenkarme 45 ist mit einem Motor 48 durch eine Abbremsvorrichtung 47 gekoppelt. Durch Erregung des Motors 48 wird der Topringschwenkarm 45 mit Bezug zum Karussell 36L geschwenkt. Der Topringschwenkarm 45 trägt den Topring 32L an seinem vorderen Ende. Der Topring 32L ist mit einem (nicht gezeigten) Luftzylinder durch eine Topringwelle 46 gekoppelt, und die Topringwelle 46 ist mit einem Motor 51 durch einen Zeitsteuerriemen 50 gekoppelt. Daher ist der Topring 32L vertikal durch den (nicht gezeigten) Luftzylinder bewegbar und ist durch den Motor 51 um seine eigene Achse drehbar.
4 und 5 zeigen die Beziehung zwischen dem Karussell 36L, den Topringschwenkarmen 45 und den Topringen 32 durch Entfernung des Traggliedes 42 und der Ständer 41. Wie in den 4 und 5 gezeigt, weist das Karussell 36L drei Köpfe h1, h2 und h3 auf, die sich radial von der Hauptwelle 43 in gleichen Winkelintervallen von 120° nach außen erstrecken. Weiterhin hat der Topringschwenkarm 45, der von jedem der Köpfe h1, h2 und h3 des Karussells 36L getragen wird, eine L-förmige Struktur, und der Basisteil des Schwenkarms 45 wird von dem Karussell 36L getragen, und das vordere Ende des Schwenkarms 45 trägt den Topring 32L.
Auf der rechten Seite in den 3 bis 5 sind der Drehtransporter 27L oder 27R, die Umdrehvorrichtung 28L oder 28R, die Hubvorrichtung 29L oder 29R und der Pusher 30L oder 30R gezeigt. Wie in den 3 bis 5 gezeigt, ist die Umdrehvorrichtung 28L oder 28R über dem Drehtransporter 27L oder 27R gelegen, die Hubvorrichtung 29L oder 29R ist unter dem Drehtransporter 27L oder 27R gelegen, und der Pusher 30L oder 30R ist unter dem Drehtransporter 27L oder 27R gelegen.
In 3 ist einer der Topringe 32L über dem Drehtransporter 27L gelegen. In 4 sind die drei Topringe 32L auf dem Poliertisch 34L gelegen, um gleichzeitig drei Halbleiter-Wafer zu polieren. Zu diesem Zeitpunkt werden die Topringschwenkarme 45 radial nach innen geschwenkt, so dass die Top ringschwenkarme 45 innerhalb des Karussells 36L gelegen sind. In 5 ist der Topring 32L-1 über der Lade- und der Entladeposition gelegen, wo der Topring 32L-1 über dem Drehtransporter 27L gelegen ist, ist der Topring 32L-2 in einer Überhangposition mit Bezug zum Poliertisch 34L, und der Topring 32L-3 ist an dem zweiten Poliertisch 35L gelegen, um einen Pufferpoliervorgang des Halbleiter-Wafers auszuführen, der auf dem Poliertisch 34L poliert worden ist. In 5 werden die Topringschwenkarme 45 so geschwenkt, dass die Topringschwenkarme 45 radial nach außen vom Karussell 36L geöffnet werden. In 5 sind die Topringe 32L durch das Hinzufügen von Bezugszeichen gezeigt, um die jeweiligen Topringe zu unterscheiden.
Als nächstes wird die Funktion des Traggliedes, des Karussells und des Topringschwenkarms weiter beschrieben.
Das Tragglied 42 wird sicher von den drei Ständer 41 getragen, die sich vertikal von einer Tischbasis 52 erstrecken. Eine Hubvorrichtung, die einen Getriebekasten aufweist, der aus einem Schneckenrad, einem Servomotor und einer Kugelgewindespindel zusammengesetzt ist, ist an jedem der drei Ständer 41 vorgesehen. Die drei Hubvorrichtungen werden synchron gesteuert und simultan betrieben, um das Karussell 36L zum Zeitpunkt der Instandhaltung anzuheben, wie beispielsweise beim Ersetzen des Poliertuches, welches an dem Poliertisch 34L (oder 34R) angebracht ist.
Beim normalen Betrieb wird das Tragglied 42 von den drei Ständern 41 getragen, die sich vertikal von der Tischbasis 52 erstrecken, und das Tragglied 42 ist stationär in einem solchen Zustand, dass ein Kupplungsvorsprung, der am oberen Ende des Ständers vorgesehen ist, und eine Kupplungsausnehmung, die am unteren Teil des Traggliedes vorgesehen ist, miteinander in Eingriff sind. Um die Koppelung des Kupplungsvorsprungs und der Kupplungsausnehmung sicherzustellen, wird weiterhin der Motor der Hubvorrichtung erregt, um Drehmoment zu erzeugen, welches dann auf die Kupplung aufgebracht wird, was somit einen ähnlichen Zustand erzeugt, wie das Festziehen einer Schraube.
Um unter Druck gesetztes Strömungsmittel, elektrische Leistung und Signale zum Karussell 36L (oder 36R) zu liefern sind weiter Rohre und Drähte spiralförmig auf dem Tragglied 42 angeordnet, so dass die Drehung des Karussells 36L (oder 36R) keinen Bruch der Drähte oder eine Verdrehung der Schläuche verursacht.
Das Karussell 36L (oder 36R) wird von dem Motor 44 getragen, der ein Festlager darin hat, und der an dem Tragglied 42 festgelegt ist. Das Karussell 36L wird so gesteuert, dass es nur drehbar ist, wenn die Topringschwenkarme 45 an der Polierposition gelegen sind. Wenn das Karussell 36L (oder 36R) nicht gedreht wird, wird das Karussell 36L (oder 36R) so gehalten, dass es nicht von der darin aufgenommenen Luftbremse gedreht wird. Die Luftbremse wird nur gelöst, wenn das Karussell 36L (oder 36R) gedreht wird. Das Karussell 36L ist im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn drehbar, und die Drehung des Karussells 36L ist auf einen Winkel von 240° begrenzt. Das heißt, das Karussell 36L dreht sich nicht weiter in der gleichen Richtung. Der Motor 44 zur Drehung des Karussells 36L ist dünn und hat einen großen Durchmesser, wie der Motor zur Drehung des Poliertisches, und ist mit niedriger Drehzahl drehbar. Die Hauptwelle 43 zum Tragen des Karussells 36L ist eine hohle Welle, um zu gestatten, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel, elektrische Leistung und Steuersignale zum Karussell 36L und zu den Topringschwenkarmen 45 geliefert werden.
Jeder der Topringschwenkarme 45 wird von dem Karussell 36L oder (35R) durch ein Festlager getragen und kann in einer horizontalen Ebene schwenken. Der Topringschwenkarm 45 kann sich in Kombination mit einem Drehwinkel des Karussells schwenken, drehen und bewegen, um dadurch an den folgenden Positionen gelegen zu sein: Die Polierposition an dem Poliertisch 34L (oder 34R); die Überhangposition, in der der Halbleiter-Wafer vom Außenumfang des Poliertisches vorsteht, um zu gestatten, dass der polierte Halbleiter-Wafer leicht aus dem Polierkissen entfernt wird; die Pufferposition, in der der Halbleiter-Wafer, der vom Topring 32L (oder 32R) gehalten wird, gegen den Poliertisch 35L (oder 35R) gedrückt wird; der Lade- und Entlade-Position, in der der Halbleiter-Wafer an dem Topring 32L (oder 32R) befestigt ist, oder in der der Halbleiter-Wafer aus dem Topring 32L (oder 32R) weggenommen wird; und der Instandhaltungsposition, in der der Topring 32L (oder 32R) von der Topringwelle (Keilwelle) 46 entfernt wird. Das Schwenken, Drehen und Bewegen des Topringschwenkarms 45 wird durch einen Servomotor 48 gesteuert, der an dem Karussell 36L (oder 36R) durch eine Festlager angebracht ist. Ein Sensor und ein mechanischer Anschlag sind an einem Schwenkende der Schwenk- und Drehbewegung des Topringschwenkarms 45 vorgesehen.
Wenn der Topringschwenkarm 45 an der Polierposition auf dem Poliertisch 34L (oder 34R) gelegen ist, ist weiter ein Teil des Topringschwenkarms 45 in dem Karussell 36L (oder 36R) gelegen, und ein weiterer Teil des Topringschwenkarms 45 wird in Kontakt mit einer Platte gebracht, die an der Unterseite des Karussells angebracht ist, so dass verhindert wird, dass der Topringschwenkarm 45 sich nach oben bewegt. Weiterhin wird die Oberseite des Topringschwenkarms 45 gegen die Platte durch einen Luftzylinder gedrückt, der an der Unterseite des Karussells angebracht ist. Mit dieser Anordnung wird verhindert, dass der Topringschwenkarm 45 elastisch nach oben verformt wird, um seine Lage stabil zu halten.
Um Fehler zu verhindern ist eine Führungsplatte 53 zur Führung des Topringschwenkarms an der Unterseite des Traggliedes 42 vorgesehen, so dass der Topringschwenkarm 45 nicht irrtümlicherweise an anderen Positionen betrieben bzw. betätigt wird als den Positionen, in denen der Topringschwenkarm 45 arbeiten darf. Weiterhin ist ein Führungsständer 56 an der Oberseite des Topringschwenkarms 45 befestigt und ist in einer Nut befestigt, die in der Führungsplatte 53 ausgeformt ist (wie später beschrieben). Somit ist der Führungsständer 56 so konfiguriert, dass der Führungsständer 56 nicht entlang einer anderen Route bewegbar ist als der Route, die auf der Führungsplatte 53 vorbestimmt ist.
Als nächstes wird die Führungsplatte 53 im Detail beschrieben. 6 ist eine Ansicht der Führungsplatte 53. Wie in 6 gezeigt, sind sechs bogenförmige Nuten 54a bis 54f in der Führungsplatte 53 ausgeformt. Die Nut 54 ist eine Nut zur Begrenzung der Lade- und Entladeposition, eine Nut 54b ist eine Nut zur Begrenzung der Halteposition, die Nut 54c ist eine Nut zur Begrenzung der Warteposition, die Nut 54d ist eine Nut zur Begrenzung der Topringersatzposition, die Nut 54e ist eine Nut zur Begrenzung der Pufferposition, und die Nut 54f ist eine Nut zur Begrenzung der Instandhaltungsposition. Die Führungsständer 56, die vertikal auf den jeweiligen Topringschwenkarmen 45 vorgesehen sind, werden in diese Nuten 54a bis 54f gepasst, und daher sind die Bewegungen der jeweiligen Topringschwenkarme 45 begrenzt. Weiterhin sind Sensoren an wichtigen Teilen der Routen vorgesehen, die von der Führungsplatte 53 definiert werden, und daher, wenn die jeweiligen Topringschwenkarme 45 dazu tendieren, über die vorbestimmten Routen hinaus bewegt zu werden, wird eine Verriegelung durch eine Steuerschaltung bewirkt.
In der obigen Struktur wird eine Stapelverarbeitung von drei Halbleiter-Wafern beschrieben. In diesem Fall wird der Betrieb der Poliereinheit auf der linken Seite beschrieben.
Der Halbleiter-Wafer, der zur Umdrehvorrichtung 28L durch den Transferroboter 20 übertragen wird, wird zum Drehtransporter 27L durch Betätigung der Hubvorrichtung 29L transportiert, die unter dem Drehtransporter 27L angeordnet ist, wenn die Mitte der Stufe des Drehtransporters 27L mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten wird. Der Halbleiter-Wafer, der auf der Stufe des Drehtransporters 27L angeordnet ist, wird zu einer Position unter dem Topring 32L durch die Indexbewegung des Drehtransporters 27L transportiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Topring 32L an der Lade- und Entladeposition des Drehtransporters 27L gelegen, und zwar durch eine Schwenkbewegung des Topringschwenkarms 45. Der Halbleiter-Wafer wird von dem Drehtransporter 27L zum Topring 32L durch Betätigung des Pushers 30L transportiert, der unter dem Drehtransporter 27L angeordnet ist, wenn die Mitte des Toprings 32L mit der Mitte des Halbleiter-Wafers ausgerichtet ist, der auf der Stufe des Drehtransporters 27L angeordnet ist.
Durch Wiederholung des obigen Betriebsvorgangs wird der Halbleiter-Wafer auf die drei Topringe 32L geladen, die von dem Karussell 36L getragen werden.
Nachdem die Halbleiter-Wafer in alle Topringe 32L geladen wurden, werden die drei Halbleiter-Wafer gleichzeitig poliert, und zwar durch Andrücken der Halbleiter-Wafer auf dem Poliertisch 34L. In diesem Fall werden die Halbleiter-Wafer gegen ein Poliertuch bzw. Poliergewebe oder einen Schleifstein gedrückt, der an dem sich drehenden Poliertisch 34L angebracht ist, und zwar durch den (nicht gezeigten) Luftzylinder. Zu diesem Zeitpunkt wird die abrasive Flüssigkeit von der Düse für abrasive Flüssigkeit geliefert, und der Halbleiter-Wafer wird in Anwesenheit der abrasiven Flüssigkeit zwischen der Unterseite des Halbleiter-Wafers und der Polierfläche poliert. Während dieses Poliervorgangs werden alle Halbleiter-Wafer durch einen (später beschriebenen) optischen Sensor überwacht, um einen polierten Zustand der Halbleiter-Wafer zu detektieren.
Nach einer vorbestimmten Polierzeit hält der Topring 32L den Halbleiter-Wafer unter Vakuum. Danach wird der vom Topring 32L gehaltene Halbleiter-Wafer zum Außenumfang des Poliertisches 34L durch die Schwenkbewegung des Topringschwenkarms 45 bewegt, während der Halbleiter-Wafer das Poliertuch auf dem Poliertisch berührt. Schließlich steht der Halbleiter-Wafer vom Außenumfang des Poliertisches 34L derart vor, dass die Mitte des Halbleiter-Wafers auf dem Poliertisch 34L und so weit wie möglich nahe dem Umfang des Poliertisches 34L gelegen ist, und dass ungefähr 40% der Oberfläche des Halbleiter-Wafers vom Poliertisch 34L vorsteht. Danach wird der (nicht gezeigte) Luftzylinder betätigt, und der Topring 32L, der den Halbleiter-Wafer hält, wird angehoben. Abhängig von dem Poliertuch, das verwendet wird, kann die Oberflächenspannung zwischen der Schlemmung auf dem Poliertuch und dem Halbleiter-Wafer stärker sein als die Anzugskraft des Toprings, was dazu tendiert, den Halbleiter-Wafer auf dem Poliertuch zu lassen. Um die Oberflächenspannung zu verringern wird gestattet, dass der Halbleiter-Wafer vom Poliertisch vorsteht, und dann wird der Topring 32L angehoben. Wenn mehr als 40% der Oberfläche des Halbleiter-Wafers vom Poliertisch vorsteht, dann würde der Topring gekippt werden, was bewirkt, dass der Halbleiter-Wafer auf die Kante des Poliertisches trifft und daher bricht. Es ist daher vorzuziehen, dass der Halbleiter-Wafer ungefähr 40% seiner gesamten Oberfläche vom Poliertisch vorsteht. Anders gesagt, es ist wichtig, dass die Mitte des Halbleiter-Wafers auf dem Poliertisch 34L gelegen ist.
Wenn das Anheben des Toprings 32L vollendet ist, detektiert der Sensor die Vollendung des Hubvorgangs des (nicht gezeigten) Luftzylinders. Danach beginnt der Topring 32L zu schwenken und wird zu der Position über dem Pusher 30L bewegt und der Halbleiter-Wafer wird auf den Pusher 30L übertragen. Nachdem der Halbleiter-Wafer vom Topring 32L weggenommen wurde, wird eine Reinigungsflüssigkeit zur Unterseite des Toprings 32L von einer Düse oder von mehreren Düsen geliefert, die unter dem Topring 32L gelegen sind, und die Wafer-Haltefläche des Toprings 32L und die umgebenden Bereiche werden gereinigt. Die Lieferung der Reinigungsflüssigkeit kann weiter gehen, um zu verhindern, dass der Topring trocknet, während ein darauf folgender Halbleiter-Wafer zum Topring 32L übertragen wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann im Hinblick auf die Betriebskosten intermittierend zum Topring geliefert werden. Während des Poliervorgangs kann die Polierzeit in eine Vielzahl von Schritten aufgeteilt werden, und die Druckkraft des Toprings, die Drehzahl des Toprings und das Halteverfahren für den Halbleiter-Wafer können für jeden der Schritte verändert werden. Weiterhin können die Art, die Menge, die Konzentration, die Temperatur, die Lieferzeit usw. der abrasiven Flüssigkeit variiert werden.
Als nächstes werden der Drehtransporter und damit assoziierte Vorrichtungen mit Bezug auf die 7 bis 12 beschrieben.
7A und 7B zeigen die Umdrehvorrichtung. 7A ist eine Ansicht einer Umdrehvorrichtung, und 7B ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte Seitenansicht der Umdrehvorrichtung. Da die Umdrehvorrichtungen 28L und 28R von identischer Struktur sind, wird nur die Umdrehvorrichtung 28L unten beschrieben. Wie in den 7A und 7B gezeigt, hat die Umdrehvorrichtung 28L ein Paar von bogenförmigen Armen 230, die eine Vielzahl von Bolzen 231 (beispielsweise sechs Stück) tragen, die daran befestigt sind, die Nuten haben, um einen Halbleiter-Wafer darin festzuklemmen. Die Arme 230 können ansprechend auf die Bewegung einer Welle 234 geöffnet und geschlossen werden, die von einem Luftzylinder 232 und einer Druckfeder 233 gedrückt und gezogen werden kann. Wenn der Luftzylinder 232 ausgefahren wird, werden die Arme 230 dadurch geöffnet. Wenn der Luftzylinder 232 zusammengezogen bzw. eingefahren wird, werden die Arme 230 unter der Kraft der Druckfeder 233 geschlossen. Die Welle 234 und ein Spitzenende des Luftzylinders 232 sind voneinander um eine Distanz beabstandet, und die Welle 234 wird zurück gezogen, bis ein Anschlag 235 einen Endblock 236 unter der Vorspannung der Druckfeder 233 berührt.
Der Endblock 236 wird so eingestellt, dass wenn ein Halbleiter-Wafer 101 festgeklemmt wird, ein Spiel von 1 mm zwischen dem Anschlag 235 und dem Endblock 236 erzeugt wird. Der Anschlag 235 hat einen darin definierten Schlitz, und ein Transmissionslichtsensor 237 ist positioniert, um Licht zu detektieren, welches durch den Schlitz gelaufen ist, wenn der Halbleiter-Wafer 101 durch die Arme 230 festgeklemmt wird. Wenn der Halbleiter-Wafer 101 nicht festgeklemmt ist oder nicht ordnungsgemäß festgeklemmt werden kann, detektiert der Transmissionslichtsensor 237 daher kein Licht. Daher kann der Transmissionslichtsensor 237 erkennen, ob der Halbleiter-Wafer 101 in der Umdrehvorrichtung 28 vorhanden ist oder nicht.
Ein Schiebemechanismus für die Welle 234 und eine Rolle 238 sind miteinander verbunden, und die Rolle 238 ist mit einer Rolle 240 gekoppelt, die an einem Wellenende eines Schrittmotors 239 befestigt ist, und zwar durch einen Riemen 241. Wenn der Schrittmotor 239 erregt bzw. eingeschaltet wird, werden die Arme 230 um eine horizontale Achse gedreht.
Wie in 1 gezeigt, sind die Shutter bzw. Verschlüsse 26L und 26R zwischen den Umdrehvorrichtungen 28L und 28R und den Transferrobotern 21 und 22 angeordnet, um die Polierkammern mit den darin angeordneten Umdrehvorrichtungen von der Reinigungskammer mit den darin angeordneten Transferrobotern zu trennen. Um die Halbleiter-Wafer zu transportieren, werden die Verschlüsse 26L und 26R geöffnet, und die Hände der Transferroboter 20 und 21 bewegen sich in die Öffnungen hinein und aus diesen heraus. Wenn die Hände der Transferroboter 20 und 21 sich nicht in die Öffnungen hinein und aus diesen heraus bewegen, werden die Verschlüsse 26L und 26R geschlossen, was einen wasserdichten Mechanismus vorsieht, um zu gestatten, dass die Halbleiter-Wafer und die Klemmfinger, die an den Armen befestigt sind, gereinigt werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Umdrehvorrichtung mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben.
Der Transferroboter 20 und die Hubvorrichtung 29L können auf die Umdrehvorrichtung 28L zugreifen und den Halbleiter-Wafer zur Umdrehvorrichtung 28L transportieren. Der Transferroboter 21 und die Hubvorrichtung 29R können auf die Umdrehvorrichtung 28R zugreifen und können den Halbleiter-Wafer auf die Umdrehvorrichtung 28R übertragen.
Die Umdrehvorrichtung 28L wartet auf den Halbleiter-Wafer, der von dem Transferroboter 20 oder der Hubvorrichtung 29L in einem solchen Zustand geliefert wird, in einem Zustand, so dass die Arme 230 geöffnet sind. Die Arme 230 werden geschlossen, wenn der Halbleiter-Wafer, der von der unteren Hand des Transferroboters 20 oder der Hubvorrichtung 29L geliefert wird, in der gleichen vertikalen Höhe ist, wie die Wafer-Haltenuten der Stifte 231, die an den Armen 230 befestigt sind, und die Mitte des Halbleiter-Wafers wird im wesentlichen in der Mitte der Stiftanordnung auf den Armen 230 positioniert, und danach wird ein Signal erzeugt, welches die Vollendung der Bewegung vom Transferroboter 20 oder der Hubvorrichtung 29L anzeigt. Nachdem die Anwesenheit des Halbleiter-Wafers 101 durch einen Sensor 237 bestätigt wurde, wird die Hand des Transferroboters 20 auf eine gewisse Höhe abgesenkt und dann zurückgezogen. Alternativ wird, nachdem die Anwesenheit des Halbleiter-Wafers 101 durch den Sensor 237 bestätigt wurde, die Hubvorrichtung 29L abgesenkt. In dieser Weise wird der Halbleiter-Wafer 101 vom Transferroboter 20 oder der Hubvorrichtung 29L zur Umdrehvorrichtung 28L transportiert. Der Halbleiter-Wafer 101, der zur Umdrehvorrichtung 28L transportiert wurde, wird durch die Betätigung der Arme 230 mit dem Schrittmotor 239 umgedreht. Der umgedrehte Halbleiter-Wafer 101 wird in dem gleichen Zustand gehalten, bis der Transferroboter 20 oder die Hubvorrichtung 29L auf die Umdrehvorrichtung 28 zugreifen, um den Halbleiter-Wafer davon aufzunehmen.
Der Umdrehvorgang des Halbleiter-Wafers wird vor und nach dem Polieren des Halbleiter-Wafers ausgeführt. Im Fall des Umdrehens des Halbleiter-Wafers 101, der poliert worden ist, wird der Halbleiter-Wafer 101 durch eine Reinigungsflüssigkeit während oder nach dem Umdrehen des Halbleiter-Wafers gespült, um zu verhindern, dass abrasive Flüssigkeit oder abgeriebene Partikel, die an dem Halbleiter-Wafer 101 während des Polierens anhaften, auf dem Halbleiter-Wafer 101 trocknen. Die Reinigungsflüssigkeit, die verwendet wird, um den Halbleiter-Wafer 101 zu spülen, weist reines bzw. destilliertes Wasser oder eine chemische Flüssigkeit auf und wird von Sprühdüsen mit einer erforderlichen Rate unter einem erforderlichen Druck mit einem optimalen Winkel für eine erwünschte Zeitperiode aufgebracht. Der Spülprozess ermöglicht, dass ein darauf folgender Reinigungsprozess mit ausreichender Reinigungsleistung ausgeführt wird. Während der Halbleiter-Wafer 101 auf der Umdrehvorrichtung 28L wartet, wird die Reinigungsflüssigkeit weiter zum Halbleiter-Wafer 101 geliefert. Jedoch kann im Hin blick auf die Betriebskosten die Reinigungsflüssigkeit intermittierend geliefert werden, um ihre Menge im Gebrauch zu verringern.
Während die Umdrehvorrichtung 28L nicht den Halbleiter-Wafer 101 festklemmt, können die Nuten zum Festklemmen des Halbleiter-Wafers 101 und die diese umgebenden Bereiche von der Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden, um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer 101 durch Teile verunreinigt wird, die den Halbleiter-Wafer 101 berühren werden.
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Hubvorrichtung. Die Hubvorrichtung 29L und 29R haben die gleiche Struktur, und daher wird nur die Hubvorrichtung 29L beschrieben. Die Hubvorrichtung 29L weist eine Stufe 260 auf, um einen Halbleiter-Wafer darauf anzuordnen, und einen Luftzylinder 261, um die Stufe 260 anzuheben und abzusenken. Der Luftzylinder 261 und die Stufe 260 sind durch eine Welle 262 gekoppelt, die vertikal bewegbar ist. Die Stufe 260 hat drei Tragteile 263, die in gleichen Winkelintervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und sich radial nach außen erstrecken. Die drei Tragteile 263 sind in gleichen Winkelintervallen angeordnet, so dass der Halbleiter-Wafer eine Orientierung hat, die gehalten werden kann, und in zuverlässiger Weise transportiert werden kann. Die drei Tragteile 263 sind an Positionen angeordnet, wo sie nicht mit den Stiften 231 ausgerichtet sind, um den Halbleiter-Wafer in der Umdrehvorrichtung 28L festzuklemmen. Das heißt, die erste Umfangskante des Halbleiter-Wafers, die von den Stiften 231 gehalten wird, entspricht nicht der zweiten Umfangskante des Halbleiter-Wafers, die von den Tragteilen 263 der Hubvorrichtung 29L gehalten wird. Die Wafer-Tragteile 263 der Hubvorrichtung 29L, die den Transport des Halbleiter-Wafers zur Umdrehvorrichtung 28L ausführen, oder der Drehtransporter 27L haben jeweilige Tragflächen, um den Halbleiter-Wafer darauf zu tragen, und jeweilige verjüngte Oberflächen, die sich radial nach außen und nach oben von den Tragflächen erstrecken, um den Halbleiter-Wafer zu zentrieren, wenn der Halbleiter-Wafer auf den Tragflächen angeordnet ist.
Die Wafer-Tragflächen der Stufe 260 werden durch die Betätigung des Luftzylinders 261 in eine Position angehoben, wo der Halbleiter-Wafer von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten wird. Ein Anschlag 264 mit einer Stoßaufnahmefunktion ist vorgesehen, um den Hubvorgang der Stufe 260 zu stoppen. Wenn eine Anschlagbasis 256, die an der Welle 262 befestigt ist, den Anschlag 264 berührt, wird eine weitere Betätigung des Luftzylinders 261 gestoppt, und der Hubvorgang der Stufe 260, die an der Welle 262 befestigt ist, wird gleichzeitig gestoppt. Durch Einstellung der Lage des Anschlages 264 kann die Hubhöhe der Stufe 260 auf eine Transferposition des Halbleiter-Wafers zwischen der Hubvorrichtung 29L und der Umdrehvorrichtung 28L eingestellt werden. Sensoren 266 und 267 sind an dem Luftzylinder 261 vorgesehen, um den Abschluss des Hubvorgangs bzw. des Absenkungsvorgangs des Luftzylinders 261 zu detektieren.
Als nächstes wird der Betrieb der Hubvorrichtung mit der obigen Struktur beschrieben. Die Hubvorrichtung 29L bildet einen Wafer-Transportmechanismus, um den Halbleiter-Wafer zwischen der Umdrehvorrichtung 28L und dem Drehtransporter 27L zu übertragen. Der zu polierende Halbleiter-Wafer wird vom Transferroboter 20 zur Umdrehvorrichtung 28L transportiert. Danach wird der Halbleiter-Wafer von der Umdrehvorrichtung 28L umgedreht, um zu bewirken, dass eine Musterfläche (die Oberfläche, auf der die Halbleiter-Vorrichtung gebildet wird) des Halbleiter-Wafers nach unten weist. Die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L wird zum Halbleiter-Wafer hin angehoben, der von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten wird, und wird direkt unter dem Halbleiter-Wafer gestoppt. Wenn der Sensor 266, der an dem Luftzylinder 261 vorgesehen ist, den Stopp der Hubvorrichtung 29L an einer Position detektiert, wo die Stufe 260 direkt unter dem Halbleiter-Wafer gelegen ist, lässt die Umdrehvorrichtung 28L den Halbleiter-Wafer los, indem sie die Arme 230 öffnet, und der Halbleiter-Wafer wird auf der Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L angeordnet. Danach wird die Hubvorrichtung 29L abgesenkt, während sie den Halbleiter-Wafer darauf hält. Während der Halbleiter-Wafer von der Hubvorrichtung 29L abgesenkt wird, wird der Halbleiter-Wafer zum Drehtransporter 27L übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Halbleiter-Wafer auf den Stiften des Drehtransporters 27L angeordnet. Nachdem der Halbleiter-Wafer zum Drehtransporter 27L übertragen wurde, wird die Hubvorrichtung 29L weiter betrieben, um die Stufe 260 abzusenken und wird dann gestoppt, wenn die Stufe 260 durch den Hub des Luftzylinders 261 angesenkt wird.
Der Halbleiter-Wafer, der poliert worden ist, wird von dem Drehtransporter 27L zur Umdrehvorrichtung 28L durch die Hubvorrichtung 29L übertragen. Das heißt, der Halbleiter-Wafer, der poliert worden ist, wird von dem Drehtransporter 27L zu der Position über der Hubvorrichtung 29L transportiert. Zu diesem Zeitpunkt ist die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L direkt unter dem Drehtransporter 27L gelegen. Nachdem bestätigt wurde, dass der Halbleiter-Wafer auf dem Drehtransporter 27L angeordnet ist, und zwar an der Position direkt über der Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L, und dass die Bewegung des Halbleiter-Wafer gestoppt ist, beginnt die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L ihren Hubvorgang. Die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L nimmt den Halbleiter-Wafer vom Drehtransporter 27 auf, währende die Stufe 260 angehoben wird. Danach wird die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L weiter angehoben. Zu diesem Zeitpunkt wartet die Umdrehvorrichtung 28L auf den Halbleiter-Wafer in einem derartigen Zustand, dass die Arme 230 geöffnet werden, so dass sie bereit sind, um den Halbleiter-Wafer festzuklemmen. Der Hubvorgang des Halbleiter-Wafers wird an der Position gestoppt, wo der Halbleiter-Wafer horizontal mit den Wafer-Haltenuten der Stifte 231 auf den Armen 230 ausgerichtet ist. Die Beendigung des Hubvorgangs der Stufe 260 in der Hubvorrichtung 29L wird vom Sensor 266 detektiert, der an dem Luftzylinder 261 vorgesehen ist, und das Detektionssignal vom Sensor 266 wird zu einer Steuervorrichtung der Poliervorrichtung gesandt, um zu gestatten, dass die Steuervorrichtung die Beendigung des Hubvorgangs der Stufe 260 erkennt. Wenn die Steuervorrichtung der Poliervorrichtung das Detektionssignal aufnimmt, wird die Umdrehvorrichtung 28L betrieben, um die Arme 230 zu schließen. Durch diesen Betriebsvorgang wird der Halbleiter-Wafer von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten. Nachdem bestätigt wurde, dass der Halbleiter-Wafer von der Umdrehvorrichtung 28L gehalten wird, wird die Stufe 260 der Hubvorrichtung 29L abgesenkt.
Die 9 und 10 zeigen den Drehtransporter, und 9 ist eine Ansicht des Drehtransporters, und 10 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Drehtransporters. Die Drehtransporter 27L und 27R haben die gleiche Struktur, und daher wird nur der Drehtransporter 27L beschrieben. Wie in den 9 und 10 gezeigt, hat der Drehtransporter 27L zum Transport des Halbleiter-Wafers 101 vier Wafer-Tragstufen 210 an gleichen Winkelintervallen von 90°, und jede der vier Wafer-Tragstufen 210 hat sechs Stifte 201, die auf der Stufe stehen, um die Halbleiter-Wafer an sechs Punkten zu tragen. Der Halbleiter-Wafer kann von mindestens drei Stiften getragen werden, jedoch sind in diesem Ausführungsbeispiel die sechs Stifte 201 vorgesehen, um sowohl den Halbleiter-Wafer mit einem flachen Orientierungsteil als auch den Halbleiter-Wafer mit einer Nut zu halten. Eine verjüngte Oberfläche 202 mit einem Neigungswinkel von 15° bis 25° zur Senkrechten ist am vorderen Endteil des Stiftes 201 ausgeformt, um zu gestatten, dass der Halbleiter-Wafer zentriert wird, wenn der Halbleiter-Wafer übertragen wird.
Die Wafer-Detektionssensoren 200 sind an Positionen vorgesehen, die vom Drehtransporter 27L beabstandet sind. Der Sensor 200 ist ein Fotosensor, der ein Licht emittierendes Element 200a und ein Licht aufnehmendes Element 200b aufweist, und wird nicht mit den Stufen des Drehtransporters 27L bewegt. Der zu bearbeitende Halbleiter-Wafer und der Halbleiter-Wafer, der bearbeitet worden ist, werden auf jeder der Stufen angeordnet.
Spüldüsen 501, 502, 503 und 504 zum Liefern einer Reinigungsflüssigkeit an den Halbleiter-Wafer werden über oder unter dem Drehtransporter 27L und an Positionen vorgesehen, die von dem Drehtransporter 27L beabstandet sind. Die Spüldüsen 501 bis 504 sind stationär und werden nicht mit den Stufen gedreht. Reines Wasser oder ionisiertes Wasser wird hauptsächlich als Reinigungsflüssigkeit verwendet. Eine Trennvorrichtung 510 ist an dem Drehtransporter 27L vorgesehen, um die Wafer-Tragstufen 210 voneinander zu trennen, um zu verhindern, dass die Schlemmung des Reinigungsströmungsmittels, die zur Reinigung des Halbleiter-Wafers oder des Toprings verwendet wird, herumgespritzt wird. Der Drehtransporter 27L ist mit einem Servomotor 511 gekoppelt, und die Halbleiter-Wafer auf dem Drehtransporter 27L werden durch Erregung des Servomotors 511 transportiert. Ein Anfangspositionssensor 206 ist an der unteren Position des Drehtransporters 27L vorgesehen, und die Positionierung der Wafer-Transferposition wird durch den Anfangspositionssensor 206 und den Servomotor 511 gesteuert. Die Transferpositionen, die positioniert werden können, sind vier Positionen in Winkelintervallen von 90° mit Bezug zur Anfangsposition als Mittelpunkt.
Als nächstes wird der Betrieb des Drehtransporters 27L mit der obigen Struktur beschrieben. 9 zeigt die Anfangsposition des Drehtransporters 27L. Der Drehtransporter 27L wird gegen den Uhrzeigersinn gedreht, und die Stufe 210 ist über der Hubvorrichtung 29 gelegen. Der Drehtransporter 27R wird im Uhrzeigersinn gedreht, und die Stufe 210 ist über der Hubvorrichtung 29 gelegen.
Der Halbleiter-Wafer 101, der zum Topring 32L zu übertragen ist, wird zur Umdrehvorrichtung 28L durch den Transferroboter 20 übertragen. Der Halbleiter-Wafer 101 wird durch die Umdrehvorrichtung 28L gehalten und wird dann umgedreht, d.h. nach oben gedreht. Der umgedrehte Halbleiter-Wafer 101 wird von der Hubvorrichtung 29L aufgenommen und wird dann abgesenkt. Während der Halbleiter-Wafer 101 von der Hubvorrichtung 29L abgesenkt wird, wird der Halbleiter-Wafer 101 von den verjüngten Oberflächen 202 der Stifte 201 auf der Wafer-Tragstufe 210 zentriert und wird auf der Schulter der Stifte 201 angeordnet. Nachdem der Halbleiter-Wafer 101 auf den Stiften 201 angeordnet ist, wird die Hubvorrichtung 29L weiter betrieben, um zu bewirken, dass die Stufe 260 abgesenkt wird, bis die Stufe 260 nicht mit dem Drehtransporter 27L in Gegenwirkung tritt, auch wenn der Drehtransporter 27L gedreht wird. Danach wird der Drehtransporter 27L gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel von 90° gedreht, und der Halbleiter-Wafer 101 auf dem Drehtransporter 27L wird über dem Pusher 30L positioniert. Nachdem die Positionierung des Drehtransporters 27L vollendet ist, wird der Pusher 30L betrieben, so dass er angehoben wird, und der Halblei ter-Wafer 101 wird auf den Topring 32L übertragen, der über dem Drehtransporter 27L gelegen ist.
Der Halbleiter-Wafer 101, der vom Topring 32L poliert worden ist, wird zur Wafer-Tragstufe 210 des Drehtransporters 27L übertragen, die zuvor unter dem Topring 32L durch den Pusher 30L angeordnet wurde. Der Halbleiter-Wafer 101, der von dem Pusher 30L vom Topring 32L aufgenommen worden ist, wird auf den Schultern der Stifte 201 angeordnet, während der Halbleiter-Wafer 101 von den verjüngten Oberflächen 202 der Stifte 201 zentriert wird. Der Halbleiter-Wafer 101 wird auf der Wafer-Tragstufe 210 angeordnet, und der Pusher 30L wird abgesenkt, bis der Pusher 30L nicht mehr mit dem Drehtransporter 27L in Gegenwirkung tritt, und dann wird der Drehtransporter 27L gegen den Uhrzeigersinn über einen Winkel von 90° gedreht, um den Halbleiter-Wafer 101 über der Hubvorrichtung 29L zu positionieren. Nachdem die Positionierung des Drehtransporters 27L vollendet ist, wird die Hubvorrichtung 29L angehoben, um den Halbleiter-Wafer 101 von der Wafer-Tragstufe 210 aufzunehmen und um den Halbleiter-Wafer 101 zur Umdrehvorrichtung 28L zu übertragen.
11 und 12A bis 12E zeigen einen Pusher, und 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Pushers, und die 12A bis 12E sind Ansichten zum Erklären des Betriebs des Pushers. Der Pusher 30L und 30R haben die gleiche Struktur, und daher wird nur der Pusher 30L beschrieben.
Wie in 11 gezeigt, ist eine Führungsstufe 141 zum Halten des Toprings über einer hohlen Welle 140 vorgesehen, und eine Keilwelle 142 ist in der hohlen Welle 140 vorgesehen. Eine Druckstufe 143 ist über der Keilwelle 142 vorgesehen. Ein Luftzylinder 145 ist an die Keilwelle 142 durch eine flexible Verbindung 144 gekoppelt. Zwei Luftzylinder sind vertikal in Reihe angeordnet. Der untere Luftzylinder 146 dient dazu, die Führungsstufe 141 und die Druckstange 143 anzuheben und abzusenken und hebt und senkt die hohle Welle 140 zusammen mit dem Luftzylinder 145. Der Luftzylinder 145 dient dazu, die Druckstange 143 anzuheben und abzusenken.
Eine Linearführung 149, die in Richtungen einer x-Achse und einer y-Achse bewegbar ist, ist vorgesehen, um zu gestatten, dass die Topringführung 148 einen Ausrichtungsmechanismus hat. Die Führungsstufe 141 ist an der Linearführung 149 befestigt, und die Linearführung 149 ist an der hohlen Welle 140 befestigt. Die hohle Welle 140 wird durch ein Lagergehäuse 151 hindurch durch eine Gleitbuchse 150 gehalten. Der Hub des Luftzylinders 146 wird auf die hohle Welle 140 durch eine Druckfeder 152 übertragen.
Die Druckstufe 143 ist über der Führungsstufe 141 gelegen, und eine Druckstange 160, die sich von der Mitte der Druckstange 143 nach unten erstreckt, läuft durch eine Gleitbuchse 147, die in der Mitte der Führungsstufe 141 gelegen ist, um zu gestatten, dass die Druckstange 160 zentriert wird. Die Druckstange 160 berührt das obere Ende der Keilwelle 142. Die Druckstange 143 wird vertikal durch den Luftzylinder 145 durch die Keilwelle 142 bewegt, so dass der Halbleiter-Wafer 101 auf dem Topring 32L geladen wird. Die Druckfedern 159 sind am Umfangsteil der Druckstufe 143 vorgesehen.
Drei Topringführungen 148 sind am Außenumfangsteil der Führungsstufe 141 vorgesehen. Jede der Topringführungen 148 hat eine zweistufige Struktur, wobei die obere Stufe 220 als ein Kontaktteil mit der Unterseite des Führungsrings (Haltering) 301 dient, und wobei die untere Stufe 221 als ein Tragteil zum Zentrieren und Tragen des Halbleiter-Wafer 101 dient. Eine verjüngte Oberfläche mit einem Winkel von 25° bis 35° zur Senkrechten ist an der oberen Stufe 220 ausgeformt, um den Führungsring 301 zu führen, und eine verjüngte Oberfläche mit einem Winkel von 10° bis 20° zur Senkrechten ist an der unteren Stufe 221 ausgeformt, um den Halbleiter-Wafer 101 zu führen. Wenn der Halbleiter-Wafer 101 vom Topring entladen wird, nehmen die Topringführungen 148 die Umfangskante des Halbleiter-Wafers auf.
Eine Führungshülse 153 ist an der Führungsstufe 141 befestigt, um zu verhindern, dass Wasser in den mittleren Teil der Führungsstufe 141 eintritt, und um die Führungsstufe 141 so zu führen, dass die Führungsstufe 141 in ihre ursprüngliche Position zurückgebracht wird. Eine mittlere Hülse 154, die in der Führungshülse 153 gelegen ist, ist an dem Lagergehäuse bzw. Traggehäuse 151 festgelegt, um die Führungsstufe 141 zu zentrieren. Der Pusher ist an einem Motorgehäuse 104 in dem Polierabschnitt durch das Lagergehäuse 151 befestigt.
Ein V-Ring 155 wird verwendet, um zu verhindern, dass Wasser zwischen der Druckstufe 143 und der Führungsstufe 141 eintritt, und hat eine Lippe, die in Kontakt mit der Führungsstufe 141 gehalten wird, um zu verhindern, dass Wasser dort hindurchläuft. Wenn die Führungsstufe 141 angehoben wird, nimmt das Volumen eines Teils G zu, was somit den Druck absenkt, um dadurch Wasser zu ziehen. Um zu verhindern, dass Wasser gezogen wird, hat der V-Ring 155 ein Loch 202, welches in einer Innenseite davon definiert ist, um zu verhindern, dass der Druck abgesenkt wird.
Ein Stoßaufnehmer bzw. Stoßdämpfer 156 ist vorgesehen, um die Topringführungen 148 in einer vertikalen Richtung zu positionieren und um einen Stoß aufzunehmen, wenn die Topringführungen 148 den Topring 32L berühren. In jedem der Luftzylinder 145 und 146 sind obere und untere Grenzsensoren vorgesehen, um die Position des Pushers in vertikaler Richtung zu detektieren. Das heißt, die Sensoren 203 und 204 sind an dem Luftzylinder 145 vorgesehen, und die Sensoren 205 und 206 sind am Luftzylinder 146 vorgesehen. Eine Reinigungsdüse oder Reinigungsdüsen, um den Pusher zu reinigen, sind vorgesehen, um zu verhindern, dass die Schlemmung, die am Pusher anhaftet, den Halbleiter-Wafer verunreinigt. Ein Sensor zur Bestätigung der Anwesenheit oder Abwesenheit des Halbleiter-Wafers auf dem Pusher kann vorgesehen sein. Die Steuerung der Luftzylinder 145 und 146 wird jeweils durch Doppelelektromagnetventile ausgeführt.
Als nächstes wird der Betrieb des Pushers mit der obigen Struktur unten beschrieben.
1) Laden eines Halbleiter-Wafers
Wie in 12A gezeigt, wird der Halbleiter-Wafer 101 zur einer Position über dem Pusher 30 durch den Drehtransporter 27L transportiert. Wenn der Topring 32 in der Ladeposition über dem Pusher 30 gelegen ist und nicht den Halbleiter-Wafer hält, wie in 12B gezeigt, wird die Druckstufe bzw. Pusherstufe 143 durch den Luftzylinder 145 angehoben. Wenn die Vollendung des Hubvorgangs der Pusherstufe 143 vom Sensor 203 detektiert wird, wie in 12C gezeigt, werden die Führungsstufe 141 und die mit der Führungsstufe 141 assoziierten Komponenten von dem Luftzylinder 146 angehoben. Während die Führungsstufe 141 angehoben wird, läuft die Führungsstufe 141 durch die Wafer-Halteposition des Drehtransporters 27L. Zu diesem Zeitpunkt ist der Halbleiter-Wafer 101 durch die verjüngten Oberflächen 207 der Topringführungen 148 zentriert, und die Musteroberfläche außer dem Umfangsteil des Halbleiter-Wafers wird von der Druck- bzw. Pusherstufe 143 gehalten. Der Halbleiter-Wafer 101 wird von der Pusherstufe 143 an Teilen gehalten, außer an seiner Umfangskante.
Während die Druck- bzw. Pusherstufe 143 den Halbleiter-Wafer hält, werden die Topringführungen 148 angehoben, ohne gestoppt zu werden, und der Führungsring 301 wird durch die verjüngten Oberflächen 208 der Topringführungen 148 geführt. Die Mitte der Topringführungen 148 ist mit der Mitte des Toprings 32 durch die Linearführung 149 ausgerichtet, die in x- und y-Richtungen bewegbar ist, und die oberen Stufen 220 der Topringführungen 148 berühren die Unterseite des Führungsrings 301, und der Hubvorgang der Führungsstufe 141 wird gestoppt.
Wenn die oberen Stufen 220 der Topringführungen 148 die Unterseite des Führungsrings 301 berühren, wird die Führungsstufe 141 festgelegt und nicht weiter angehoben. Jedoch wird der Luftzylinder 146 weiter betätigt, bis der Anschlag, der an der Stange des Luftzylinders 146 befestigt ist, den Stoßaufnehmer 156 berührt, und daher wird nur die Keilwelle 142 weiter angehoben, weil die Druckfeder 152 zusammengedrückt wird, und die Druck- bzw. Pusherstufe 143 wird weiter angehoben. Zu diesem Zeitpunkt hält, wie in 12D gezeigt, die Pusherstufe 143 den Halbleiter-Wafer 101 an Teilen außer an der Umfangskante des Halbleiter-Wafers 101 und transportiert den Halbleiter-Wafer 101 zum Topring 32L. Nachdem der Halbleiter-Wafer 101 den Topring 32L berührt, wird der Hubvorgang des Luftzylinders 146 durch die Druckfedern 159 aufgenommen, um dadurch den Halbleiter-Wafer 101 zu schützen.
Nachdem der Topring 32L den Anzugsvorgang des Halbleiter-Wafers 101 vollendet, beginnt der Pusher seinen Betrieb, und die Führungsstufe 141 und die Pusherstufe 143 werden auf die Position abgesenkt, die in 12A gezeigt ist. Wenn die Führungsstufe 141 abgesenkt wird, wird die Führungsstufe 141 durch den verjüngten Teil zentriert, der an der Führungshülse 153 ausgeformt ist, und durch den verjüngten Teil, der an der mittleren Hülse 154 ausgeformt ist. Wenn der Absenkungsvorgang der Führungsstufe 141 vollendet wird, wird der Betriebsvorgang des Einladens des Halbleiter-Wafers vollendet.
2) Entladen eines Halbleiter-Wafers
Der Halbleiter-Wafer 101 wird durch den Topring 32L zu einer Wafer-Entladeposition transportiert, die über dem Pusher 30 gelegen ist. Wenn die Wafer-Entladestufe des Drehtransporters 27L über dem Pusher 30 gelegen ist und nicht den Halbleiter-Wafer hält, werden die Führungsstufe 141 und die Komponenten, die mit der Führungsstufe 141 assoziiert sind, durch den Luftzylinder 146 angehoben, und der Führungsring 301 des Toprings 32L wird von den verjüngten Oberflächen 208 der Topringführungen 148 geleitet. Die Mitte der Topringführungen 148 wird mit der Mitte des Toprings 32L durch die Linearführung 149 ausgerichtet, und die oberen Stufen 220 der Topringführungen 148 berühren die Unterseite des Führungsrings 301, und die Hubbewegung der Führungsstufe 141 wird gestoppt. Der Luftzylinder 146 wird weiter betätigt, bis der Anschlag, der an der Stange des Luftzylinders 146 befestigt ist, den Stoßaufnehmer 156 berührt. Da die oberen Stufen 220 der Topringführungen 148 die Unterseite des Führungsrings 301 berühren, um zu bewirken, dass die Führungsstufe 141 an dieser Position festgelegt ist, drückt jedoch der Luftzylinder 146 die Keilwelle 142 zusammen mit dem Luftzylinder 145 gegen die Druckkraft der Druckfeder 152, was somit die Pusherstufe 143 anhebt. Zu diesem Zeitpunkt, wie in 12E gezeigt, wird die Pusherstufe 143 nicht auf eine höhere Position angehoben als der Wafer-Halteteil der unteren Stufen 221 der Topringführungen 148. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Luftzylinder 146 so angeordnet, dass er weiter betätigt wird, nachdem die Topringführungen 148 den Führungsring 301 berühren. Der Stoß wird zu diesem Zeitpunkt von der Feder 152 aufgenommen.
Nachdem die Hubbetätigung des Luftzylinders 146 vollendet ist, wird der Halbleiter-Wafer 101 vom Topring 32L weggenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Halbleiter-Wafer 101 durch die unteren verjüngten Oberflächen 207 der Topringführungen 148 zentriert, und der Halbleiter-Wafer 101 wird von den unteren Stufen 221 der Topringführungen 148 an der Umfangskante des Halbleiter-Wafers 101 gehalten. Nachdem der Halbleiter-Wafer 101 vom Pusher gehalten wird, beginnt der Pusher mit seinem Betrieb, um die Führungsstufe 141 abzusenken. Während die Führungsstufe 141 abgesenkt wird, wird die Führungsstufe 141 von der Führungshülse 153 und der Zentrierungshülse 154 zentriert. Während die Führungsstufe 141 abgesenkt wird, wird der Halbleiter-Wafer 101 vom Pusher 30 zum Drehtransporter 27L übertragen. Wenn die Absenkung der Führungsstufe 141 vollendet wird, wird der Betriebsvorgang des Entladens des Halbleiter-Wafers vollendet.
Weil der Pusher die Struktur hat, die in 11 und in den 12A bis 12E gezeigt ist, kann eine Einstellung der Positionsbeziehung zwischen dem Pusher und dem Topring 32L leicht ausgeführt werden, da der Pusher 30 einen Zentrierungsmechanismus zur Zentrierung der Hauptkomponenten des Pushers mit Bezug zum Topring 32L hat. Der Hubweg der Pusherstufe 143 wird auf eine Position gesetzt, die um 2 mm höher als die Unterseite des Toprings 32L ist, und somit kann eine Positionierung in der vertikalen Richtung leicht ausgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann der Kontaktstoß in vertikaler Richtung von der Feder aufgenommen werden.
Als nächstes werden der erste Poliertisch und ein optischer Sensor zur Überwachung des Polierzustandes des Halbleiter-Wafers im Detail beschrieben.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des ersten Poliertisches und einer Anordnung des optischen Sensors zeigt. Die Poliertische 34L und 34R haben die gleiche Struktur, und somit wird nur der Poliertisch 34L unten beschrieben.
Wie in 13 gezeigt, ist ein optischer Sensor 55 in dem Poliertisch 34L eingebettet. Der optische Sensor 55 ist elektrisch mit einer Steuervorrichtung 57 durch einen Draht 59 verbunden, der sich durch den Poliertisch 34L erstreckt, wobei ein Drehverbinder (oder Gleitring) 56 an einem Ende einer Poliertischtragwelle befestigt ist. Die Steuervorrichtung 57 ist mit einer Anzeigeeinheit 58 verbunden.
14 ist eine Ansicht der in 13 gezeigten Poliervorrichtung. Wie in 14 gezeigt, ist der optische Sensor 55 so positioniert, dass durch die Mittelpunkte C_w der Halbleiter-Wafer 101 verläuft, die alle von den Topringen 32L gehalten werden, während die Halbleiter-Wafer 101 poliert werden, wenn der Poliertisch 34L sich um seine eigene Achse C_T dreht. Während der optische Sensor 55 entlang eines bogenförmigen Pfades unter den Halbleiter-Wafern 101 läuft, detektiert der optische Sensor 55 kontinuierlich die Dicke einer Isolierschicht, wie beispielsweise einer Kupferschicht oder die Dicke einer leitenden Schicht auf dem Halbleiter-Wafer 101.
Der optische Sensor 55 weist ein Licht emittierendes Element und ein Licht detektierendes Element auf. Das Licht emittierende Element sendet Licht auf die gerade polierte Oberfläche des Halbleiter-Wafers aus, und das Licht detektierende Element detektiert reflektiertes Licht von der gerade polierten Oberfläche des Halbleiter-Wafers. Das Licht emittierende Element weist eine Laserstrahlquelle oder eine LED auf. In dem optischen Sensor 55 läuft ein Teil des Lichtes, welches von dem Licht emittierenden Element auf die gerade polierte Oberfläche des Halbleiter-Wafers aufgebracht wird, durch eine oberste Schicht, wie beispielsweise durch eine leitende Schicht oder eine isolierende Schicht, und wird von der Oberfläche einer unter der obersten Schicht liegenden Schicht reflektiert. Daher detektiert das Licht detektierende Element sowohl das Licht, welches von der obersten Schicht reflektiert wird, als auch das Licht, welches von der darunter liegenden Schicht reflektiert wird. Ein detektiertes Signal von dem Licht detektierenden Element wird von der Steuervorrichtung 57 verarbeitet, um die Dicke der obersten Schicht genau zu detektieren, wie beispielsweise von der leitenden Schicht oder der isolierenden Schicht.
Als nächstes werden die Prinzipien der Detektion der Dicke einer isolierenden Schicht von SiO₂ oder ähnlichem oder einer metallischen Schicht aus Kupfer oder Aluminium durch den optischen Sensor 55 kurz beschrieben.
Die Prinzipien der Detektion der Dicke der Schicht durch den optischen Sensor verwendet die Interferenz von Licht, die durch die obere Schicht und ein Medium benachbart zur oberen Schicht bewirkt wird. Wenn Licht auf eine dünne Schicht auf einem Substrat aufgebracht wird, wird ein Teil des Lichtes von der Oberfläche der dünnen Lage reflektiert, während der restliche Teil des Lichtes durch die dünne Lage durchgelassen wird. Ein Teil des durchgelassenen Lichtes wird dann von der Oberfläche der darunter liegenden Schicht oder des Substrates reflektiert, während der restliche Teil des durchgelassenen bzw. transmittierten Lichtes durch die darunter liegende Schicht oder das Substrat übertragen wird. In diesem Fall, wenn die darunter liegende Schicht aus einem Metall gemacht ist, wird das Licht in der darunter lie genden Schicht absorbiert. Die Phasendifferenz zwischen dem Licht, welches von der Oberfläche der dünnen Schicht reflektiert wird, und dem Licht, welches von der Oberfläche der darunter liegenden Schicht oder des Substrates reflektiert wird, erzeugt die Interferenz. Wenn die Phasen der zwei Lichter miteinander identisch sind, wird die Lichtintensität gesteigert, während wenn die Phasen der zwei Lichter einander entgegengesetzt sind, die Lichtintensität verringert wird. Das heißt, die Reflektionsintensität variiert mit der Wellenlänge des auftreffenden Lichtes, der Schichtdicke und des Brechungsindex der Schicht. Das Licht, welches von dem Substrat reflektiert wird, wird durch ein Brechungsgitter oder ähnliches getrennt, und ein Profil, welches durch Aufzeichnung der Intensität des reflektierten Lichtes für jede Wellenlänge abgebildet wird, wird analysiert, um die Dicke der Schicht auf dem Substrat zu messen.
Daher wird Licht durch das Licht emittierende Element auf die gerade polierten Oberflächen der drei Halbleiter-Wafer aufgebracht, die von den jeweiligen Topringen 32L gehalten werden, und zwar nacheinander, jedes Mal wenn der Poliertisch 34L eine Umdrehung macht, und das Licht, welches von den gerade polierten Oberflächen der Halbleiter-Wafer reflektiert wird, wird von dem Licht detektierenden Element aufgenommen. Das Licht, welches von dem Licht detektierenden Element aufgenommen wird, wird von der Steuervorrichtung 57 verarbeitet, um die Dicke der Schicht auf der gerade polierten Oberfläche zu detektieren.
Daher können die Dicken der Isolierschichten oder der metallischen Schichten, die auf den Halbleiter-Wafern 101 gebildet sind, die von allen Topringen 32L gehalten werden, als kontinuierliche Messungen auf einer Echtzeitbasis detektiert werden, und zwar entlang eines vorbestimmten Pfades, der sich von der Außenumfangskante zur Mitte von jedem der Halbleiter-Wafer erstreckt, und zwar mit dem optischen Sensor 55. Somit können die Dicken der Isolierschichten oder der metallischen Schichten auf allen Halbleiter-Wafern zu jeder Zeit überwacht werden, und der Endpunkt des CMP-Prozesses kann genau durch das Detektieren der folgenden Umstände de tektiert werden: Die Schicht auf dem Halbleiter-Wafer ist auf eine erwünschte Dicke poliert worden; oder die Schicht auf dem Halbleiter-Wafer ist entfernt worden, bis die Schichtdicke Null geworden ist. Um das Intervall zwischen den Detektionsintervallen zu verkürzen können ein oder mehrere optische Sensoren 55 hinzugefügt werden, wie von einer gestrichelten Linie in 14 gezeigt, so dass mindestens zwei Sensoren in dem Poliertisch vorgesehen sind. Weiterhin kann ein Wirbelstromsensor oder ähnliches vorgesehen sein, um die Dicke der Halbleiter-Wafer zu detektieren, und zwar zusätzlich zu dem optischen Sensor, wodurch der Wirbelstromsensor und der optische Sensor abhängig von dem Messbereich der Dicke der Schicht oder von der Art der zu messenden Schicht ausgewählt werden können.
Auf diese Weise kann der Endpunkt des CMP-Prozesses in jedem der Halbleiter-Wafer detektiert werden, die von den jeweiligen Topringen 32L gehalten werden, und daher kann der Poliervorgang von nur dem Halbleiter-Wafer, bei dem der Endpunkt des CMP-Prozesses detektiert worden ist, beendet werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl die Poliervorrichtung eine solche mehrköpfige Poliervorrichtung ist, die eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern gleichzeitig polieren kann, der Endpunkt des CMP-Prozesses in allen Halbleiter-Wafern während des Polierens detektiert werden. Somit können alle Halbleiter-Wafer gleichmäßig ohne irgendwelche Unregelmäßigkeiten im Polierzustand poliert werden.
Wenn nur der Topring 32L, der den Halbleiter-Wafer hält, bei dem der Endpunkt des CMP-Prozesses detektiert worden ist, angehoben wird, dann wird in diesem Fall eine Offset- bzw. Versetzungslast auf den Poliertisch 34L aufgebracht, um zu bewirken, dass der Poliertisch 34L geneigt wird. Wenn beispielsweise in 13 und 14 der Endpunkt des CMP-Prozesses bei dem Halbleiter-Wafer detektiert wird, der vom zweiten Topring gehalten wird, und der zweite Topring angehoben wird, so wie er ist, geht die Last, die auf den Poliertisch 34L durch den zweiten Topring aufgebracht wird, verloren, und daher wird die Versetzungslast auf den Poliertisch 34L aufgebracht, um zu bewirken, dass der Poliertisch 34L geneigt wird. Da jeder der Topringe mit dem Karussell 36L verbunden ist, welches ein einziger struktureller Körper ist, gibt es daher weiter eine Möglichkeit, dass das Karussell 36L selbst durch die Offset- bzw. Versetzungslast geneigt wird. Daher werden bei der vorliegenden Erfindung, wenn eine Vielzahl der Topringe 32L einzeln den Poliervorgang beenden, die folgenden Maßnahmen unternommen, um die Versetzungslast soweit wie möglich zu reduzieren: Wenn der Poliervorgang beendet wird, wird die Druckkraft, die auf den Halbleiter-Wafer aufgebracht wird, auf Null gebracht, und die Druckkraft, die auf den Haltering aufgebracht wird, wird gelassen, wie sie ist, oder die Druckkraft, die auf den Haltering aufgebracht wird, wird so verändern, dass eine Druckkraft gleich der Druckkraft ist, die auf den Wafer während des Polierens aufgebracht wird, plus der Druckkraft, die auf den Haltering während des Polierens aufgebracht wird. Als nächstes wird der Mechanismus des Toprings, der die obige Halterlast aufbringen kann, unten beschrieben.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Aufbau des Toprings der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 15 gezeigt, weist der Topring 32L (oder 32R) einen Topringkörper 80 auf, und eine Halteplatte 81 zum Halten eines Werkstückes, welches poliert werden soll, wie beispielsweise für einen Halbleiter-Wafer 101. Eine Kammer C ist zwischen dem Topringkörper 80 und der Halteplatte 81 definiert und ist mit einer Strömungsmittelquelle 82 durch einen Regler R₁ verbunden. Ein elastisches Kissen 83 aus Polyurethan oder ähnlichem ist an der Unterseite der Halteplatte 81 angebracht. Ein Haltering (Führungsring) 301 zum Halten des Halbleiter-Wafers 101 auf der Unterseite, d.h. auf der Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81, ist um den Außenumfangsteil des Toprings 32L herum angeordnet. Ein Strömungsmitteldruckkissen 85, welches ein ringförmiges Rohr aufweist, ist zwischen dem Haltering 301 und dem Topring 32L vorgesehen. Das Strömungsmitteldruckkissen 85 ist mit der Strömungsmittelquelle 82 durch einen Regler R₂ verbunden. Ein Poliertisch 34L (oder 34R) mit einem Poliertuch 40, welches daran angebracht ist, ist unter dem Topring 32L angeordnet. Das Poliertuch bzw. Poliergewebe 40 bildet eine Polieroberfläche, die in glei tendem Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer 101 gebracht wird, um dadurch den Halbleiter-Wafer 101 zu polieren.
Der Topring 32L ist mit einer Topringwelle 46 durch eine Kugel 86 verbunden. Die Topringwelle 46 ist mit einem Strömungsmitteldruckzylinder 49 verbunden, der fest an einem Topringkopf 45 befestigt ist. Der Strömungsmitteldruckzylinder 49 dient als eine Betätigungsvorrichtung zur vertikalen Bewegung des Toprings 32L und ist mit der Strömungsmittelquelle 82 durch einen Regler R₃ verbunden.
In der obigen Struktur drückt der Topring 32 den zu polierenden Halbleiter-Wafer 101 gegen das Poliertuch 40 auf dem Poliertisch 34 unter einer gewissen Druckkraft F₁, um dadurch den Halbleiter-Wafer 101 zu polieren, und zwar durch Lieferung eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels, wie beispielsweise von komprimierter Luft, an dem Strömungsmitteldruckzylinder 49 von der Strömungsmittelquelle 82. Die Druckkraft F₁ ist durch Regelung des Reglers R₃ variabel.
16 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration der Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 zeigt. In 16 stellt die horizontale Achse eine Distanz (mm) von der Mitte (O) der Halteplatte 81 dar, und die vertikale Achse stellt eine Höhe der Wafer-Haltefläche dar. In 16 zeigt die Linie "d" mit abwechselnden langen und kurzen Strichen den Zustand, das die Wafer-Haltefläche 81a flach ist. In diesem Zustand wird kein unter Druck gesetztes Strömungsmittel zur Kammer C geliefert, und der Polierdruck wird nicht auf die Wafer-Haltefläche 81a aufgebracht, während der Poliervorgang nicht ausgeführt wird. Während des Polierens, wenn ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel, wie beispielsweise Druckluft zur Kammer C von der Strömungsmittelquelle 82 geliefert wird, ist die Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 durch eine Druckkraft des unter Druck gesetzten Strömungsmittels in einer konvexen Form in Abwärtsrichtung gekrümmt, wie durch die Kurve "a" in 16 gezeigt. D.h., die Wafer-Haltefläche 81a definiert eine konvexe sphärische Oberfläche. In diesem Zustand wird der mittle re Teil des Halbleiter-Wafers 101 durch die nach unten konvexe Halteplatte 81 gegen das Poliertuch 40 mit einem höheren Druck gedrückt, als jener, der auf den Außenumfangsteil davon aufgebracht wird. Wenn die Menge eines vom Außenumfangsteil des Halbleiter-Wafer 101 entfernten Materials größer ist als die Materialmenge, die vom mittleren Teil des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, kann eine unzureichende Polierwirkung am mittleren Teil des Halbleiter-Wafers durch Verwendung der Verformung der Halteplatte 81 korrigiert werden, die durch das unter Druck gesetzte Strömungsmittel bewirkt wird.
Wenn andererseits die Materialmenge, die vom mittleren Teil des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, größer als die Materialmenge ist, die vom Außenumfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, wird der Regler R₁ gesteuert, um den Druck des unter Druck gesetzten Strömungsmittels zu reduzieren, welches von der Strömungsmittelquelle 82 zur Kammer C geliefert wird, oder die Lieferung des unter Druck gesetzten Strömungsmittels zur Kammer C zu stoppen, wodurch die Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 in Form der Kurve "b" oder "c" ausgeformt wird, wie in 16 gezeigt. Daher wird der Polierdruck, der auf dem mittleren Teil des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, verringert, und der Polierdruck, der auf den Außenumfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, wird vergrößert, und zwar im Vergleich zu dem Zustand, der durch die Kurve "a" verursacht wird. Somit kann eine unzureichende Polierwirkung am Außenumfangsteil des Halbleiter-Wafers korrigiert werden, und die gesamte Oberfläche des Halbleiter-Wafers 101 kann gleichförmig poliert werden.
Wenn die Versorgung mit unter Druck gesetztem Strömungsmittel zur Kammer C angehalten wird, ist die Wafer-Haltefläche 81a aufgrund des Polierdruckes in einer leicht konvexen Form in einer Aufwärtsrichtung gekrümmt, wie durch die Kurve "c" gezeigt. D.h., die Wafer-Haltefläche 81a definiert eine koncave phärische Oberfläche. Wenn es wünschenswert ist, zu bewirken, dass die Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 sich nach oben in einem größeren Maße krümmt, als der Zustand, der durch die Kurve "c" ge zeigt wird, kann die Kammer C durch die Strömungsmittelquelle 82 evakuiert werden, die eine Vakuumpumpe aufweist. Die Form oder Konfiguration der Wafer-Haltefläche 81a kann nach unten konvex (konvexe sphärische Oberfläche) oder nach oben konvex (konkave sphärische Oberfläche) oder flach gemacht werden, und zwar durch Entwicklung eines positiven Druckes (Druck höher als der atmosphärische Druck) oder eines negativen Druckes (Druck niedriger als der atmosphärische Druck) in der Kammer C. Die Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 kann in einer erwünschten Form durch Auswahl von Material und Dicke der Halteplatte 81 verformt werden. Bevorzugte Materialien, die für die Halteplatte auszuwählen sind, sind in Betrachtung der Ausführungsbeispiele, in denen die Poliervorrichtung verwendet wird, korrosionsbeständige und elastische Materialien, wie beispielsweise austenitischer rostfreier Stahl (SUS 304, SUS 316 usw.), Aluminiumtitan oder Harzmaterial, wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS) oder Polyethelethelketon (PEEK). Die bevorzugte Dicke der Halteplatte ist unter Berücksichtigung einer Sicherheit gegen den Innendruck der Kammer (vorzugsweise nicht mehr als 0,1 Mpa) im Bereich von 3 bis 8 mm und vorzugsweise bei ungefähr 5 mm im Fall von austenitischem rostfreien Stahl. Im Fall von anderen Materialien sollte die Dicke auf der Grundlage des Elastizitätsmoduls ausgewählt werden, wobei die Sicherheit berücksichtigt wird. Parallel zur Korrektur der Form der Wafer-Haltefläche 81a des Toprings 32L drückt der Haltering 301 das Poliertuch 40 unter einer Druckkraft F₂ durch Lieferung eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels, wie beispielsweise komprimierter Luft auf das Strömungsmitteldruckkissen 85 von der Strömungsmittelquelle 82.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Druckkraft F₁, die von dem Topring 32L zum Anpressen des Halbleiter-Wafers 101 gegen das Poliertuch 40 auf dem Poliertisch 34L ausgeübt wird, variabel, und die Druckkraft F₂ zum Drücken des Halterings 301 gegen das Poliertuch 40 ist auch variabel. Diese Druckkräfte F₁, F₂ sind unabhängig voneinander variabel. Daher kann die Druckkraft F₂, die auf das Poliertuch 40 durch den Haltering 301 aufgebracht wird, abhängig von der Druckkraft F₂ verändert werden, die vom Topring 32L aufgebracht wird, um den Halbleiter-Wafer 101 gegen das Poliertuch 40 zu drücken.
Wenn die Druckkraft F₁, die vom Topring 32L aufgebracht wird, um den Halbleiter-Wafer 101 gegen das Poliertuch 40 zu pressen, gleich der Druckkraft F₂ ist, die von dem Haltering 301 auf das Poliertuch 40 aufgebracht wird, dann ist die Verteilung der aufgebrachten Polierdrücke, die aus einer Kombination der Druckkräfte F₁, F₂ resultieren, kontinuierlich und gleichförmig von der Mitte des Halbleiter-Wafers 101 zu seiner Umfangskante und weiter zu einer Außenumfangskante des Halterings 301, die um den Halbleiter-Wafer 101 angeordnet ist. Entsprechend wird verhindert, dass der Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 übermäßig stark oder unzureichend poliert wird.
Die 17A bis 17C zeigen schematisch, wie sich das Poliertuch 40 verhält, wenn die Beziehung zwischen der Druckkraft F₁ und der Druckkraft F₂ variiert wird. In 17A ist die Druckkraft F₁ größer als die Druckkraft F₂ (F₁ > F₂). In 17B ist die Druckkraft F₁ nahezu gleich der Druckkraft F₂ (F₁ = F₂). In 17C ist die Druckkraft F₁ kleiner als die Druckkraft F₂ (F₁ < F₂).
Wie in den 17A bis 17C gezeigt, wird, wenn die Druckkraft F₂, die auf das Poliertuch bzw. Poliergewebe 40 durch den Haltering 301 aufgebracht wird, progressiv gesteigert wird, das Poliertuch 40 durch den Haltering 301 progressiv zusammengedrückt, was somit progressiv seinen Kontaktzustand mit dem Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 verändert, d.h., progressiv seine Kontaktfläche mit dem Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 verringert. Wenn die Beziehung zwischen der Druckkraft F₁ und der Druckkraft F₂ in verschiedenen Mustern verändert wird, wird daher die Verteilung der Polierdrücke auf den Halbleiter-Wafer 101 über seinem Umfangsteil und der inneren Region auch in verschiedenen Mustern verändert.
Wie in 17A gezeigt, ist der Polierdruck. der auf den Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, größer als der Polierdruck, der auf die innere Region des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, wenn die Druckkraft F₁ größer als die Druckkraft F₂ ist (F₁ > F₂), so dass die Materialmenge, die vom Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, größer als die Materialmenge ist, die von der inneren Region des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, während der Halbleiter-Wafer 101 poliert wird.
Wenn die Druckkraft F₁ im wesentlichen gleich der Druckkraft F₂ ist (F₁ = F₂), ist, wie in 17B gezeigt, ist die Verteilung der Polierdrücke kontinuierlich und gleichförmig von der Mitte des Halbleiter-Wafers 101 zu seiner Umfangskante und weiter zur Außenumfangskante des Halterings 301, so dass die Materialmenge, die vom Halbleiter-Wafer 101 entfernt wird, von der Umfangskante zur inneren Region des Halbleiter-Wafers 101 gleichförmig ist, während der Halbleiter-Wafer 101 poliert wird.
Wenn die Druckkraft F₁ kleiner als die Druckkraft F₂ ist (F₁ < F₂), ist, wie in 17C gezeigt, ist der Polierdruck, der auf den Umfangsteil des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, kleiner als der Polierdruck, der auf die innere Region des Halbleiter-Wafers 101 aufgebracht wird, so dass die Materialmenge, die von der Umfangskante des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, kleiner als eine Materialmenge ist, die von der inneren Region des Halbleiter-Wafers 101 entfernt wird, während der Halbleiter-Wafer 101 poliert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, Strömungsmittel zur Oberseite gegenüberliegend zur Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 des Toprings 32L geliefert, und zu diesem Zeitpunkt wird der Druck des Strömungsmittels ordnungsgemäß im Bereich von positiven Drücken bis zu negativem Druck ausgewählt, um dadurch die Form der Wafer-Haltefläche 81a nach unten konvex oder nach oben konvex zu machen. In dieser Verbindung kann der Halbleiter-Wafer 101 anders poliert werden, und zwar durch variieren der Druckkraft zum Drücken des Halbleiter-Wafers 101 gegen das Poliertuch 40 mit seinem Außenumfangsteil und seinem mittleren Teil. In machen Fällen wird der Halbleiter-Wafer 101 unter der Bedingung poliert, dass die Wafer-Haltefläche 81a der Halteplatte 81 flach gemacht wird.
Parallel zum obigen Prozess wird die Druckkraft F₂ des Halterings 301, der um den Topring 32L angeordnet ist, auf der Grundlage der Druckkraft F₁ des Toprings 32L bestimmt, und der Poliervorgang wird ausgeführt, während der Haltering 301 des Poliertuch 40 unter der bestimmten Druckkraft F₂ drückt. D.h., der Poliervorgang des Halbleiter-Wafers 101 wird mit dem Formkorrekturwert der Wafer-Haltefläche 81a durch Strömungsmittel mit positivem Druck oder mit negativem Druck genauso wie mit dem Formkorrektureffekt des Poliertuches 40 durch den Haltering 301 ausgeführt. Somit können Unregelmäßigkeiten der Polierwirkung ausreichend korrigiert werden, und es wird verhindert, dass die lokalisierte Fläche (beispielsweise der mittlere Teil, der Außenumfangsteil) des Halbleiter-Wafers 101 übermäßig stark oder unzureichend poliert wird.
Wenn der Endpunkt des CMP-Prozesses im Halbleiter-Wafer, der durch den Topring 32L gehalten wird, der die in den 15 bis 17 gezeigte Struktur hat, detektiert wird, wird die Druckkraft F₁ zum Andrücken des Halbleiter-Wafers 101 an das Poliertuch 40 auf dem Poliertisch 34L durch den Topring 34 Null, und nur die Druckkraft (Haltelast) F₂ zum Drücken des Poliertuches 40 durch den Haltering 301 wird aufgebracht. In diesem Fall ist die Druckkraft des Halters (Haltelast) gleich der Druckkraft F₂, die während des Polierens aufgebracht wird, oder die Druckkraft des Halters wird so verändert, dass eine Druckkraft gleich der Druckkraft F₁ plus der Druckkraft F₂ ist. Somit kann verhindert werden, dass die Offset- bzw. Versetzungslast auf dem Poliertisch 34L (oder 34R) und das Karussell 36L (oder 36R) aufgebracht wird.
Als nächstes wird der zweite Poliertisch beschrieben. 18 ist eine Querschnittsansicht, die den zweiten Poliertisch der Scroll-Bauart zeigt, 19A ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie P-P der 18 aufge nommen wurde, und 19B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie X-X der 19A aufgenommen wurde.
Die beiden Poliertische 35L und 35R haben die gleiche Struktur, und daher wird nur der Poliertisch 35L beschrieben.
Der zweite Poliertisch 35L der Scroll-Bauart hat einen oberen Flansch 751 eines Motors 750 und eine hohle Welle 752, die mit dem oberen Flansch 751 durch Schrauben verbunden ist. Ein Set-Ring bzw. Einstellring 754 wird von dem oberen Teil der Welle 752 durch ein Lager 753 getragen. Ein Tisch 759 ist an dem Set-Ring 754 befestigt, und ein Poliertisch 755 ist an dem Tisch 759 durch Schrauben 790 befestigt. Der Poliertisch 755 kann einen Schleifstein (feste abrasive Platte) vollständig aufweisen oder kann eine Platte, die aus einem korrosionsbeständigen Metall gemacht ist, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und ein Poliertuch bzw. Poliergewebe aufweisen, welches an der Platte angebracht ist. Im Fall der Verwendung eines Schleifsteines oder des Poliertuches kann der Poliertisch 755 eine flache Oberseite oder eine geringfügig konvexe oder konkave Oberseite haben. Die Form der Oberseite des Poliertisches 755 wird abhängig von der Art des zu polierenden Halbleiter-Wafers 101 ausgewählt. Der Außendurchmesser des Poliertisches 755 ist auf einen Durchmesser eingestellt, der dem Durchmesser des Halbleiter-Wafers plus die Distanz 2e (unten beschrieben) oder größer hat. D.h., der Durchmesser des Poliertisches 755 ist so angeordnet, dass, wenn der Poliertisch 755 eine Translationsbewegung macht, der Halbleiter-Wafer nicht vom Außenumfang des Poliertisches 755 vorsteht. Die Translationsbewegung kann Scrollbewegung oder Orbiltalbewegung genannt werden.
Der Set-Ring 754 hat drei oder mehr Tragteile 758 in einer Umfangsrichtung und der Tisch 759 wird durch die Tragteile 758 getragen. Eine Vielzahl von Ausnehmungen 760, 761 ist an Positionen ausgeformt, die der Oberseite der Tragteile 758 und dem oberen Ende des zylindrischen Gliedes 795 in gleichen Winkelintervallen in Umfangsrichtung entsprechen, und die Lager 762 und 763 sind in den Ausnehmungen 760 und 761 montiert. Wie in den 18 und 19 gezeigt, wird ein Tragglied 766, welches zwei Wellen 764 und 765 hat, deren Mittelachsen um "e" beabstandet sind, von den Lagern 762 und 763 getragen. Insbesondere werden die zwei Wellen 764 und 765 in die Lager 762 bzw. 763 eingeführt. Somit macht der Poliertisch 755 eine Translationsbewegung entlang eines Kreises mit einem Radius "e" durch den Motor 750.
Weiterhin ist die Mitte der Welle 752 um "e" von der Mitte des Motors 750 versetzt. Ein Ausgleichsgewicht 767 ist an der Welle 752 befestigt, um einen Ausgleich zu der Last vorzusehen, die durch die Exzentrizität verursacht wird. Die Lieferung der abrasiven Flüssigkeit auf den Poliertisch 755 wird durch die Innenseite des Motors 750 und der Welle 752, durch ein Durchgangsloch 757, welches am mittleren Teil des Tisches 759 vorgesehen ist, und eine Kupplung 791 ausgeführt. Die gelieferte abrasive Flüssigkeit wird einmal in einem Raum gespeichert, der zwischen dem Poliertisch 755 und dem Tisch 759 definiert ist, und wird dann zur Oberseite des Poliertisches 755 durch eine Vielzahl von Durchgangslöchern 768 geliefert, die in dem Poliertisch 755 geformt sind. Die Anzahl und die Position der Durchgangslöcher 768 kann abhängig von der Art der Prozesse ausgewählt werden. In dem Fall, wo das Poliertuch an dem Poliertisch 755 angebracht ist, hat das Poliertuch Durchgangslöcher an Positionen entsprechend der Positionen der Durchgangslöcher 768. In dem Fall, wo der Poliertisch 755 vollständig aus einem Schleifstein gemacht ist, hat die Oberfläche des Poliertisches 755 gitterartige, spiralförmige oder radiale Nuten, und die Durchgangslöcher können mit solchen Nuten in Verbindung stehen.
Die gelieferte abrasive Flüssigkeit kann ausgewählt werden aus reinem Wasser, Chemikalien oder einer Schlemmung, und falls nötig, kann mehr als eine Art von abrasiver Flüssigkeit gleichzeitig, alternativ oder sequentiell geliefert werden. Um einen Mechanismus zur Ausführung einer Translationsbewegung vor der abrasiven Flüssigkeit während des Poliervorgangs zu schützen ist ein Überwurf oder Schleuderring 769 an dem Tisch 759 ange bracht und bildet einen Labyrinthmechanismus zusammen mit einem Ablauf 770.
Bei dem Poliertisch mit der obigen Struktur sind die oberen und unteren Lager 762, 763 axial durch das Tragglied 766 verbunden, welches eine gekröpfte Verbindung zwischen den oberen und unteren Wellen 764, 765 hat, die jeweils in die oberen und unteren Lager 762, 763 eingepasst sind. Die Wellen 764, 765, und daher die oberen und unteren Lager 762, 763 haben jeweilige Achsen, die horizontal voneinander um eine Distanz "e" beabstandet sind. Das zylindrische Glied 795 zum Tragen des unteren Lagers 763 ist an dem Rahmen festgelegt und ist daher stationär. Wenn der Motor 750 erregt wird, wird die Welle 752 um den Schwenkradius (e) um die Mittelachse des Motors 750 gedreht, und somit macht der Poliertisch 755 eine umlaufende Translationsbewegung (Scroll-Bewegung) durch die gekröpfte Verbindung, und der Halbleiter-Wafer 101, der am Topring 32L angebracht ist, wird gegen eine Polierfläche des Poliertisches 755 gedrückt. Der Halbleiter-Wafer 101 wird durch die abrasive Flüssigkeit poliert, die durch das Durchgangsloch 757, den Raum 756 und die Durchgangslöcher 768 geliefert wird. Der Halbleiter-Wafer 101 wird durch die relative umlaufende Translationsbewegung mit einem Radius "e" zwischen der Polierfläche des Poliertisches 755 und dem Halbleiter-Wafer 101 poliert, und der Halbleiter-Wafer 101 wird gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Halbleiter-Wafers poliert. Wenn eine zu polierende Oberfläche des Halbleiter-Wafers 101 und die Polierfläche die gleiche Positionsbeziehung haben, dann wird der polierte Halbleiter-Wafer durch eine lokale Differenz auf der Polieroberfläche beeinflusst. Um diesen Einfluss zu eliminieren, wird der Topring 32L mit niedriger Drehzahl gedreht um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer am gleichen Bereich auf der Polierfläche poliert wird.
Als nächstes wird ein Abrichter zum Abrichten des Poliertisches 34L oder 34R mit Bezug auf 20 beschrieben. Die Abrichter 38L und 38R haben die gleiche Struktur, und daher wird nur der Abrichter 38L unten beschrieben.
Wie in 20 gezeigt, wird der Abrichter 38L durch einen Abrichterkopf 60 getragen. Der Abrichterkopf 60 ist vertikal durch einen Abrichter-Hub/Absenkung-Luftzylinder 64 bewegbar, und der Abrichter 38L wird in Kontakt mit der Polierfläche auf dem Poliertisch 34L oder weg von dieser gebracht. Eine Scheibe 66 ist an einem oberen Ende einer sich drehenden Welle 65 des Abrichters 38L befestigt, und die Scheibe 66 ist mit einer Scheibe 69 gekoppelt, die mit einer sich drehenden Welle 68 eines Abrichtermotors 67 verbunden ist, und zwar durch einen Zeitsteuerriemen 70. Die sich drehende Welle 68 des Abrichtermotors 67 und die Scheibe 69 sind durch eine Passfeder und eine Passfedernut gekoppelt, so dass die sich drehende Welle 68 und die Scheibe 69 integral gedreht werden, jedoch sind sie vertikal mit Bezug zueinander beweglich. Die vertikale Bewegung eines Tragteils 78 zum Tragen der Scheibe 69 und des Abrichterkopfes 60 wird durch eine Führungsschiene 79 geführt.
Der Luftzylinder 64 und der Abrichtermotor 67 werden durch ein Gehäuse 71 getragen, und das Gehäuse 71 wird von einem Schwenkmotor 72 gedreht. Der Schwenkmotor 72 ist an einem Bügel 73 befestigt. Der Bügel 73 steht in Eingriff mit einer Führungsschiene 75, die an einer Basis 74 befestigt ist, und der Bügel 73 ist vertikal auf der Führungsschiene 75 verschiebbar. Ein Hub/Absenkung-Luftzylinder 76 ist an dem Bügel 73 befestigt, und ein vorderes Ende einer Stange 76a des Hub/Absenkung-Luftzylinders 76 ist an der Basis 74 befestigt. Die Basis 74 wird durch den Rahmen 77 getragen. In der obigen Struktur werden durch Betätigen des Hub/Absenkung-Luftzylinders 76 der Abrichter 38L, der Abrichterkopf 60, der Abrichtermotor 67 und der Schwenkmotor 72 integral in einer vertikalen Richtung bewegt. Wenn bei dieser Abrichtungsvorrichtung der Abrichtet 38L nicht verwendet wird, kann sich daher der Abrichter 38L zu einer Position unter dem Poliertisch 34L (oder 34R) zurück ziehen. Durch Erregung des Schwenkmotors 72 wird der Abrichterkopf 60 geschwenkt, um zu bewirken, dass der Abrichter 38L an der Standby- bzw. Warteposition und an der Abrichtposition auf dem Poliertisch positioniert wird.
Wenn das Abrichten von dem Abrichter 38L ausgeführt wird, wird der Hub/Absenkung-Luftzylinder 76 betätigt, um zu bewirken, dass der Abrichter 38L und der Abrichterkopf 60 angehoben werden. Dann wird der Abrichter 38L zur Abrichtposition auf dem Poliertisch durch den Schwenkmotor 72 bewegt. An dieser Position wird der Abrichterhub/Absenkungs-Luftzylinder 64 betätigt, und der Abrichter 38L und der Abrichterkopf 60 werden abgesenkt, um dadurch den Abrichter 38L gegen die Polierfläche auf dem Poliertisch zu drücken. Zu diesem Zeitpunkt wird der Abrichter 38L mit einer vorbestimmten Drehzahl durch den Abrichtermotor 67 gedreht. Weiterhin wird auch der Poliertisch 34L (oder 34R) mit einer vorbestimmten Drehzahl gedreht. Der Abrichter zum Abrichten der zweiten Poliertische 35L, 35R weist einen herkömmlichen ersten Abrichter auf.
Als nächstes werden die Wafer-Station 90, die an der Position angeordnet ist, auf die der Transferroboter 4 zugreifen kann, der Transferroboter 20 und der Transferroboter 21 mit Bezug auf die 21 bis 23 beschrieben.
Die 21A und 21B zeigen die Wafer-Station, und 21A ist eine Frontansicht der Wafer-Station, und 21B ist eine Seitenansicht der Wafer-Station. 22A ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die vom Pfeil I in 21A gezeigt wird, 22B ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die von dem Pfeil II der 21A gezeigt wird, 22C ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die von dem Pfeil III der 21A gezeigt wird, 22D ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die vom Pfeil IV der 21A gezeigt wird, und 22E ist eine Ansicht der Wafer-Station, wie sie in der Richtung zu sehen ist, die vom Pfeil V der 21A gezeigt wird. Weiterhin sind die 23A bis 23C Ansichten, die die Art und Weise zeigen, in der die Wafer-Station arbeitet.
Wie in den 21A und 21B gezeigt, weißt die Wafer-Station 90 neun Stufen von Wafer-Trays T1 bis T9 auf, die in absteigender Reihenfolge angeordnet sind. Die neun Stufen von Wafer-Trays bzw. Wafer-Haltern T1 bis T9 sind in einer einzigen Tray-Einheit integriert, und eine Vielzahl von Ständern (Führungsständer) 91, die sich nach unten erstrecken, sind am unteren Teil der einzelnen Tray-Einheit vorgesehen.
Eine Vielzahl der Ständer 91 ist vertikal bewegbar aufgehängt, und zwar durch Führungen 93, die jeweils ein glattes Lager darin haben, und zwar durch eine Wafer-Stationsbasis 92, die an einer Reinigungsbasis befestigt ist. Der untere Teil der Tray-Einheit und die Oberseite der Wafer-Stationsbasis sind durch eine Kugelgewindespindel 94 gekoppelt, und die Kugelgewindespindel 94 wird durch einen Servomotor 95 gedreht. Durch Erregung des Servomotors 95 wird der Wafer-Tray positionsmäßig an einer vorbestimmten Höhe befestigt.
Die neun Stufen von Wafer-Trays T1 bis T9 sind in der absteigenden Reihenfolge wie folgt angeordnet:

T1: Dummy-Wafer R1 und L1 (zwei Wafer auf der rechten und linken Seite)
T2: Dummy-Wafer R2 und L2 (zwei Wafer auf der rechten und linken Seite)
T3: Dummy-Wafer R3 und L3 (zwei Wafer auf der rechten und linken Seite)
T4: Wafer R und L, die zu polieren sind (zwei Wafer auf den rechten und linken Seiten)
T5: Wafer R1 und L1 nach dem Polieren und vor der Reinigung (zwei Wafer auf den rechten und linken Seiten)
T6: Wafer R2 und L2 nach dem Polieren und vor der Reinigung (zwei Wafer auf den linken und rechten Seiten)
T7: Wafer nach einer ersten Reinigung in einer dreistufigen Reinigung, R Seite -> L Seite (ein Wafer)
T8: Wafer nach einer ersten Reinigung in der dreistufigen Reinigung, L Seite -> R Seite (ein Wafer)
T9: Reserve

Die Funktion der jeweiligen Wafer-Trays ist folgende:
Die Wafer-Trays T1, T2 und T3 nehmen Dummy-Wafer bzw. Ersatz-Wafer auf, die zum Einlaufen eines Polierkissens auf dem Poliertisch verwendet werden. Wie oben beschrieben, entsprechen die drei Topringe 32L und die drei Topringe 32R den zwei Poliertischen 34L bzw. 34R.
Die Dummy-Wafer R1 bis R3 und L1 bis L3 in den Wafer-Trays T1, T2 und T3 sind den jeweiligen drei Topringen 32L und 32R zugeordnet. Obwohl es nicht nötig ist, einen neuen Wafer jedes Mal dann zu liefern, wenn ein Einlauf der Vorrichtung ausgeführt wird, sollte ein neuer Dummy-Wafer in einem gewissen Intervall eingesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden neue Dummy-Wafer zum Ersatz in einer von vier Wafer-Kassetten aufgenommen, und eine solche Wafer-Kassette, die die Dummy-Wafer darin enthält, wird auf der Lade-Entlade-Stufe 2 angeordnet. Dann nimmt der Transferroboter 4 einen neuen Dummy-Wafer zum Ersatz aus der Wafer-Kassette heraus, und der gebrauchte Dummy-Wafer in der Wafer-Station 90 wird mit dem neuen Dummy-Wafer zum Ersatz ersetzt.
Weiterhin nimmt der Transferroboter 4 den Dummy-Wafer, der auf der Wafer-Station 90 angeordnet ist, heraus und ordnet den Dummy-Wafer auf dem Wafer-Tray T4 einen nach dem anderen an (in diesem Fall wird der Dummy-Wafer-Tray der Wafer-Station 90 wie eine Art von Wafer-Kassette angesehen). Danach übertragen der Transferroboter 20 und der Transferroboter 21 die jeweiligen Dummy-Wafer vom Wafer-Tray T4 zu den jeweiligen Drehtransportern 27L und 27R. Nach dem Polieren der Dummy-Wafer werden die Dummy-Wafer zur Reinigungsvorrichtung 22 oder 23 und zur Reinigungsvorrichtung 5 oder 6 transportiert und sie werden dann zu den ursprünglichen Positionen der Wafer-Trays T1 bis T3 durch die Transferroboter 20 und 21 zurück gebracht.
Der Tray T4 dient als temporäre Anordnungsposition, wobei eine davon zum Anordnen des Wafers R oder L vor dem Polieren vorgesehen ist, um vom Transferroboter 4 zum Transferroboter 20 (oder 21) übertragen zu werden, und wobei die andere davon zum Anordnen des Wafers R oder L vor dem Polieren vorgesehen ist, und zwar zum Transport vom Transferroboter 21 (oder 20) zum Transferroboter 4.
Der Wafer-Tray T5 zum Anordnen der Wafer R1 und L1 nach dem Polieren und vor der Reinigung (zwei Wafer auf der rechten und linken Seite), der Wafer-Tray T6 zum Anordnen der Wafer R2 und L2 nach dem Polieren und vor der Reinigung (zwei Wafer auf der rechten und auf der linken Seite), der Wafer-Tray T7 zum Anordnen der Wafer nach einer ersten Reinigung in der dreistufigen Reinigung, rechte Seite -> linke Seite (ein Wafer) und der Wafer-Tray T8 zum Anordnen des Wafers nach einer ersten Reinigung in der dreistufigen Reinigung, linke Seite -> rechte Seite (ein Wafer) werden in den (später beschriebenen) Waferverarbeitungsrouten beschrieben.
Die vorbestimmten Höhen der Wafer-Trays T1 bis T9, die bezüglich der Position festgelegt sind, sind auf drei Positionen gesetzt. Wie in 23A gezeigt, ist die erste Position die unterste Position der Tray-Einheit. In der ersten Position kann der Transferroboter 4 auf die vier Stufen der Wafer-Trays zugreifen, d.h. die Wafer-Trays T1, T2 und T3 für die Dummy-Wafer und der Wafer-Tray T4 für die zu polierenden Wafer, und die Transferroboter 20 und 21 können auf den Wafer-Tray T4 für die zu polierenden Wafer zugreifen.
Wie in 23B gezeigt, ist die zweite Position die Zwischenhöhenposition der Tray-Einheit. In der zweiten Position können die Transferroboter 20 und 21 auf die drei Stufen von Wafer-Trays zugreifen, d.h. auf den Wafer-Tray T4 für die zu polierenden Wafer und auf die Wafer-Trays T5 und T6 für die Wafer nach dem Polieren und vor der Reinigung.
Wie in 23C gezeigt, ist die dritte Position die oberste Position der Tray-Einheit. In der dritten Position können der Transferroboter 20 und 21 auf die drei Stufen von Wafer-Trays zugreifen, d.h. auf die Wafer-Trays T7 und T8 für die Wafer nach der ersten Reinigung in der dreistufigen Reinigung und auf den Wafer-Tray T9 als Reserve.
In der zweiten und dritten Position kann der Transferroboter 4 nicht auf die Wafer-Trays der Wafer-Station 90 zugreifen (es gibt keine Notwendigkeit zum Zugriff). In den Wafer-Trays T5 bis T8 (oder T9) werden fünf Seiten von einer Harzplatte umgeben, außer einer Seite, durch die die Transferroboter 20 und 21 auf die Wafer zugreifen. In der Seite, durch die der Roboter auf die Wafer zugreift, ist ein Verschluss 401 vorgesehen, der vertikal durch einen Luftzylinder 400 zu schließen und zu öffnen ist und nur geöffnet wird, wenn der Roboter auf die Wafer zugreift.
Da die Wafer-Trays T5 bis T8 (T9) temporäre Anordnungspositionen zum Anordnen der Wafer sind, bis die Wafer, die poliert worden sind, zu einem darauffolgenden Prozess übertragen wurden, sind Düsen 96 vorgesehen, um reines bzw. destilliertes Wasser oder eine chemische Flüssigkeit auf die Vorder- und Rückseiten der Wafer zu sprühen, so dass verhindert wird, dass die Wafer trocknen, dass verhindert wird, dass sich Oxidfilme auf den Oberflächen der Wafer durch die Umgebungsluft bilden, und wobei verhindert wird, dass die Oberflächen der Wafer durch die Polierflüssigkeit oder die Reinigungsflüssigkeit geätzt werden. In allen Wafer-Trays sind Sensoren vorgesehen, um zu detektieren, ob ein Halbleiter-Wafer in jedem der Wafer-Trays ist oder nicht. Drei Ablaufrohre sind in der Wafer-Tray-Einheit zum Ableiten von reinem Wasser und chemischer Flüssigkeit vorgesehen, die auf die Vorder- und Rückseiten der Hableiter-Wafer gesprüht worden sind. Das erste Ablaufrohr ist mit dem Wafer-Tray T9 verbunden, der an der untersten Position gelegen ist, um als Ablaufpfanne für die gesamte Wafer-Tray-Einheit zu dienen. Das zweite Ablaufrohr ist an dem unteren Teil des Wafer-Trays T8 angebracht, um Abwasser von den Wafer-Trays T7 und T8 abzuleiten. Das dritte Ablaufrohr ist mit dem untersten Teil des Wafer-Trays T6 verbunden, um Abwasser von den Wafer-Trays T5 und T6 abzuleiten. Die Wafer-Trays T1 bis T4 haben keine Ableitungsfunktion, weil sie in trockener Atmosphäre verwendet werden.
Der Grund, warum die Ableitungssysteme in der oben beschriebenen Weise getrennt werden ist, dass wenn reines Wasser oder eine chemische Flüssigkeit, die in den Wafer-Trays T7 und T8 verwendet wird, um die Wafer für die dreistufige Reinigung anzuordnen, und in den Wafer-Trays T5 und T6, um die Wafer nach dem Polieren und vor der Reinigung anzuordnen, sich voneinander unterscheiden, verhindert wird, dass zwei Arten von chemischer Flüssigkeit miteinander vermischt werden, oder um zu verhindern, dass reines Wasser und die chemische Flüssigkeit miteinander vermischt werden. Die drei Ablaufrohre können mit einem Hauptablaufrohr verbunden sein. Alternativ sind die drei Ablaufrohre, abhängig von der Art der chemischen Flüssigkeit, getrennt mit getrennten Fabrikablaufeinrichtungen verbunden. Weiterhin können die Ablaufrohre bezüglich der Behandlung der chemischen Flüssigkeit mit einer Regenerationseinrichtung für die chemische Flüssigkeit oder mit Ablaufrohren für die chemische Flüssigkeit in Hinsicht auf die chemischen Eigenschaften verbunden sein. Zu diesem Zeitpunkt kann das gleiche Rohr für eine chemische Flüssigkeit mit identischer oder ähnlicher chemischer Eigenschaft verwendet werden.
Als nächstes werden die Reinigungsvorrichtungen in der Reinigungskammer unten beschrieben.
Von den Reinigungsvorrichtungen, die in der Poliervorrichtung vorgesehen sind, haben die Reinigungsvorrichtungen 22 und 23 einen rollenförmigen Schwamm, der um seine eigene Achse drehbar ist, und der gegen einen Halbleiter-Wafer gedrückt wird, um die Rückseite des Halbleiter-Wafers zu reinigen. Zur Reinigung der Vorderseite (polierte Oberfläche) des Halbleiter-Wafers können die Reinigungsvorrichtungen 22 und 23 einen Rollenreinigungsmechanismus zum Drehen und Pressen eines rollenförmigen Schwamms gegen den Halbleiter-Wafer haben, oder einen Stiftreinigungsmechanismus zum Drehen und Pressen eines halbkugelförmigen Schwammes gegen den Halbleiter-Wafer. Irgendeine der zwei Bauarten kann ausgewählt werden. Weiterhin kann ein Ultraschallreinigungsmechanismus zur Reinigung des Halbleiter-Wafers mit einer Reinigungsflüssigkeit hinzugefügt werden, auf die eine Ultraschallschwingung aufgebracht wird. Die Reinigungsvorrichtungen 22 und 23 dienen hauptsächlich zur Entfernung von Partikeln von den Halbleiter-Wafern. Ungeachtet der Art der Reinigungsvorrichtung kann jede der Reinigungsvorrichtungen drei oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit auf die Vorderseite (polierte Oberfläche) und auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers liefern. Die Reinigungsflüssigkeit kann reines bzw. destilliertes Wasser aufweisen.
Jede der Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 kann die Rückseite des Halbleiter-Wafers spülen. Zur Reinigung der Stirnseite des Halbleiter-Wafers können die Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 gleichzeitig eine Reinigung durch den Stiftreinigungsmechanismus ausführen, um einen halbkugelförmigen Schwamm zu drehen und gegen den Halbleiter-Wafer zu drücken, und eine Reinigung durch den Ultraschallreinigungsmechanismus zur Reinigung des Halbleiter-Wafers mit einer Reinigungsflüssigkeit, auf die Ultraschallschwingungen aufgebracht werden. Jede der Reinigungsvorrichtungen 5 und 6 kann drei oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeiten auf die Vorderseite (polierte Oberfläche) und auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers aufbringen. Die Reinigungsflüssigkeit kann reines Wasser aufweisen. Eine Stufe zur Spannung eines Halbleiter-Wafers kann mit hoher Drehzahl gedreht werden und hat eine Funktion zum Trocknen eines gereinigten Wafers.
Statt dem Ultraschallreinigungsmechanismus kann jede der Reinigungsvorrichtungen einen Kavitationsstrahlreinigungsmechanismus haben, der einen Kavitationseffekt verwendet, bei dem eine Kavitation auf eine Reinigungsflüssigkeit aufgebracht wird, weil sie genauso effektiv ist, wie die Ultraschallbauart.
Wie in 1 gezeigt, haben die Reinigungsvorrichtungen 5, 6, 22 und 23 jeweilige Öffnungen, die mit jeweiligen Verschlüssen assoziiert sind, die nur geöffnet werden können, wenn die Halbleiter-Wafer darin einzuführen sind oder daraus zu entfernen sind. Jede der Reinigungsvorrichtungen 5, 6, 22 und 23 hat eine Vielzahl von Reinigungsflüssigkeitsversorgungsleitungen, die mit Flussventilen mit konstanter Rate assoziiert sind, die von einem Luftdruck gesteuert werden können. Mit den Flussventilen mit konstanter Rate, die mit elektropneumatischen Reglern kombiniert sind, um den Luftdruck zu steuern, kann die Flussrate in den Reinigungsflüssigkeitsversorgungsleitungen frei von einer Steuertafel eingestellt werden. Die Reinigungsflüssigkeiten, die zu den Reinigungsvorrichtungen geliefert werden, und die Reinigungsprozesse und die Reinigungszeit dafür können von der Steuertafel eingestellt werden.
Führungen sind auf einer Basis der Reinigungskammer (Bereich B) montiert, und die Reinigungsvorrichtunger, sind in den Führungen montiert, so dass die Reinigungsvorrichtungen leicht durch eine andere Art von Reinigungsvorrichtungen ersetzt werden können. Es sind Positionsmechanismen vorgesehen, um ersetzte Reinigungsvorrichtungen an der gleichen Position anzuordnen.
Als nächstes werden die Wafer-Verarbeitungsrouten in der Poliervorrichtung, die in den 1 bis 23 gezeigt ist, mit Bezug auf die 24 bis 58 beschrieben werden.
Es ist eine Software vorgesehen, so dass alle Einheiten oder Vorrichtungen frei kombiniert werden können und in den Verarbeitungsrouten der Halbleiter-Wafer in der Poliervorrichtung angeordnet werden können. Es gibt beispielsweise die vier folgenden Routen:
(1) Paralleles Polieren und zweistufige Reinigung.
Drei Wafer werden sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34L transportiert, um sie zu polieren. Als nächstes werden drei Wafer sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34R transportiert, um sie zu polieren. Nachdem zwei Sätze der drei Wafer poliert wurden, werden sie zu den zwei Reinigungsvorrichtun gen aufeinanderfolgend transportiert, um die zweistufige Reinigung auszuführen.
(2) Paralleles Polieren und dreistufige Reinigung
Drei Wafer werden sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34L transportiert, um sie zu polieren. Parallel werden die nächsten drei Wafer sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34R transportiert, um sie zu polieren. Nachdem zwei Sätze der drei Wafer poliert wurden, werden sie zu den drei Reinigungsvorrichtungen aufeinanderfolgend transportiert, um die dreistufige Reinigung auszuführen.
(3) Serielles Polieren und zweistufige Reinigung
Drei Wafer werden sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34L transportiert, um einen ersten Poliervorgang der drei Wafer auszuführen. Nach dem ersten Poliervorgang der drei Wafer werden die drei Wafer zu dem Poliertisch 34R transportiert, um einen sekundären bzw. zweiten Poliervorgang der drei Wafer auszuführen, und dann werden die drei Wafer zu den zwei Reinigungsvorrichtungen aufeinanderfolgend transportiert, um die zweistufige Reinigung auszuführen.
(4) Serielles Polieren und dreistufige Reinigung
Drei Wafer werden sequenziell aus der Wafer-Kassette herausgenommen und zum Poliertisch 34L transportiert, um einen ersten Poliervorgang der drei Wafer auszuführen. Nach dem ersten Poliervorgang der drei Wafer werden die drei Wafer zum Poliertisch 34R transportiert, um einen zweiten Poliervorgang der drei Wafer auszuführen, und dann werden die drei Wafer zu den drei Reinigungsvorrichtungen aufeinanderfolgend transportiert, um die dreistufige Reinigung auszuführen.
Die 24 bis 30 sind schematische Abbildungen, die die Prozesse der obigen parallelen Poliervorgänge und zweistufigen Reinigungen zeigen.
Wie in den 24 bis 30 gezeigt, werden drei Halbleiter-Wafer W1, W2 und W3 aufeinanderfolgend auf der folgenden Route verarbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Waferstation 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27L -> Poliertisch 34L -> Drehtransporter 27L. Danach wird der Wafer W1 auf der folgenden Route bearbeitet: Reinigungsvorrichtung 22 -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1. Die Wafer W2 und W3 werden auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T5, T6) -> Reinigungsvorrichtung 22 -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1.
Weiter werden die drei Wafer W4, W5 und W6 auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Waferstation 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R. Danach wird der Wafer W4 auf der folgenden Route bearbeitet: Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1. Die Wafer W5 und W6 werden auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T5, T6) -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1.
Die 31 bis 37 sind schematische Abbildungen, die die Prozesse der obigen parallelen Poliervorgänge und dreistufigen Reinigung zeigen.
Wie in den 31 bis 37 gezeigt, werden die drei Halbleiter-Wafer W1, W2 und W3 aufeinanderfolgend auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Waferstation 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27L -> Poliertisch 34L -> Drehtransporter 27L. Danach wird der Wafer W1 auf der folgenden Route bearbeitet: Reinigungsvorrichtung 22 -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T8) -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1. Die Wafer W2 und W3 werden auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T5, T6) -> Reinigungsvorrichtung 22 -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Station 90 (Wafer Trays T8) -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1.
Weiterhin werden die drei Wafer W4, W5 und W6 auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R. Danach wird der Wafer W4 auf der folgenden Route verarbeitet: Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T7) -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1. Die Wafer W5 und W6 werden auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T4) -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T7) -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1.
38 bis 47 sind schematische Abbildungen, die Prozesse der obigen seriellen Poliervorgänge und zweistufigen Reinigung zeigen.
Wie in den 38 bis 47 gezeigt, werden die drei Halbleiter-Wafer W1, W2 und W3 aufeinanderfolgend auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27L -> Poliertisch 34L -> Drehtransporter 27L. Danach wird der Wafer W1 auf der folgenden Route bearbeitet: Reinigungsvorrichtung 22 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T8) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1. Der Wafer W2 wird auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T5) -> Reinigungsvorrichtung 22 -> Wafer-Station 90 (Wafer Tray T8) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R -> Wafer-Station 90 (Wafer Tray T5) -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T7) -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1. Der Wafer W3 wird auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T6) -> Reinigungsvorrichtung 22 -> Wafer-Station 90 (Wafer Tray T8) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R -> Wafer-Station 90 (Wafer Tray T6) -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Kassette 1.
48 bis 58 sind schematische Abbildungen, die Prozesse der obigen seriellen Poliervorgänge und dreistufigen Reinigung zeigen.
Wie in den 48 bis 58 gezeigt, werden die drei Halbleiter-Wafer W1, W2 und W3 aufeinanderfolgend auf der folgenden Route verarbeitet: Wafer-Kassette 1 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T4) -> Drehtransporter 27L -> Poliertisch 34L -> Drehtransporter 27L. Danach wird der Wafer W1 auf der folgenden Route bearbeitet: Reinigungsvorrichtung 22 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T8) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T7) -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1. Die Wafer W2 und W3 werden auf der folgenden Route bearbeitet: Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T5, T6) -> Reinigungsvorrichtung 22 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T8) -> Drehtransporter 27R -> Poliertisch 34R -> Drehtransporter 27R -> Wafer-Station 90 (Wafer-Trays T5, T6) -> Reinigungsvorrichtung 23 -> Reinigungsvorrichtung 6 -> Wafer-Station 90 (Wafer-Tray T7) -> Reinigungsvorrichtung 5 -> Wafer-Kassette 1.
Wie oben beschrieben ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um zu polierende Werkstücke, wie beispielsweise Halbleiter-Wafer, zu den Topringen zu transportieren, um dadurch stark die Anzahl der verarbeiteten Werkstücke pro Zeiteinheit, d.h. den Durchsatz, zu vergrößern.
Gewisse Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind gezeigt worden. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

Poliervorrichtung mit einem Mehrfachkopf, die Folgendes aufweist: einen Poliertisch (34) mit einer Polieroberfläche; eine Vielzahl von Topringen (32) zum Halten von Werkstücken und zum Drücken der Werkstücke gegen die Polieroberfläche; ein Karussell (36) zum Tragen und schrittweisen Bewegen der Topringe (32); eine Drehtransportvorrichtung (27), die in einer Position angeordnet ist, auf die durch die Topringe (32) zugegriffen werden kann und mit einer Vielzahl von Teilen, die auf einem vorbestimmten Umfang bezüglich einer Drehmitte der Drehtransportvorrichtung (27) positioniert sind, zum Halten der Werkstücke, wobei die Drehtransportvorrichtung (27) eine Indexier- bzw. Schrittbewegungsfunktion aufweist zum Indexieren der Vielzahl von Teilen; und einen Pusher (30) zum Transferieren der Werkstücke zwischen der Drehtransportvorrichtung (27) und den Topringen (32); wobei jeder der Topringe (32) mit dem Karussell (36) über einen Schwenkarm (45) verbunden ist und winkelmäßig durch den Schwenkarm (45) zu einer Polierposition auf dem Poliertisch (34) und einer Lade-/Entladeposition auf der Drehtransportvorrichtung (27) bewegbar ist.
Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei Spüldüsen oberhalb und unterhalb der Drehtransportvorrichtung (27) vorgesehen sind.
Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen zweiten Poliertisch (35) aufweist, der benachbart zu dem Poliertisch (34) vorgesehen ist; wobei dann, wenn jeder der Topringe (32) an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, jeder der Topringe (32) auf den zweiten Poliertisch (34) zugreifen kann.
Poliervorrichtung nach Anspruch 3, wobei jeder der Topringe (32) winkelmäßig durch den Schwenkarm (45) bewegbar ist, um auf den zweiten Poliertisch (35) zuzugreifen.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Topringe (32) winkelmäßig durch den Schwenkarm (45) zu einer überhängenden Position bewegbar ist, in der das polierte Werkstück über die Polieroberfläche vorragt, um zu bewirken, dass ein Teil der polierten Oberfläche des Werkstücks freiliegt.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Umdrehvorrichtung (28) zum Transferieren der Werkstücke zu und von der Drehtransportvorrichtung (27) und zum Umdrehen der Werkstücke aufweist.
Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umdrehvorrichtung (28) oberhalb oder unterhalb der Drehtransportvorrichtung (27) positioniert ist, und wobei ein Transfer des Werkstücks zwischen der Umdrehvorrichtung (28) und der Drehtransportvorrichtung (27) durch eine Hubvorrichtung (29) durchgeführt wird, welche das Werkstück hält und welche vertikal bewegbar ist.