DE60133306T2 - Verfahren zum Abrichten eines Poliertuches - Google Patents

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Satoshi Ohta-ku OKAMURA
Hideo Ohta-ku AIZAWA
Makoto Ohta-ku AKAGI
Katsuhiko Ohta-ku TOKUSHIGE
Hisanori Ohta-ku MATSUO
Manabu Ohta-ku Tsujimura
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Poliervorrichtung zum Polieren eines zu polierenden Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche, und insbesondere auf eine Poliervorrichtung, die eine Abrichtvorrichtung zum Abrichten einer Oberfläche eines Poliertuches aufweist, das an einer Oberseite eines Poliertisches angebracht ist.
  • Hintergrund
  • Da Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren immer höher integriert werden, werden Schaltungsverbindungen feiner und die Entfernung zwischen diesen Schaltungsverbindungen wird kleiner. Im Fall der Photolithographie, die Verbindungen bilden kann, die bis zu 0,5 μm breit sind, ist es erforderlich, dass Oberflächen, auf denen Musterbilder durch einen Schrittmotor zu fokussieren sind, so flach wie möglich sein sollten, weil die Tiefenschärfe des optischen Systems relativ klein ist. Eine Poliervorrichtung zum Ausführen eines chemisch mechanischen Poliervorgangs (CMP = chemical mechanical polishing) ist zum Einebnen des Halbleiter-Wafers verwendet worden.
  • In einer Poliervorrichtung zum Polieren und Ebnen einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers, auf dem ein Vorrichtungsmuster gebildet wird, ist bis jetzt ein nicht gewebter Stoff als ein Poliertuch verwendet worden, welches an einer Oberseite eines Poliertisches angebracht ist. Da jedoch ICs und LSIs in den letzten Jahren immer weiter integriert wurden, ist es erforderlich, einen Höhenunterschied der zu polierenden Oberfläche des Vorrichtungsmusters beim Polieren zu verringern. Um die Anforderung, dass das Polieren den Höhenunterschied der zu polierenden Oberfläche des Vorrichtungsmusters verringern soll, zu erfüllen, ist ein Poliertuch verwendet worden, welches aus einem harten Material gemacht ist, beispielsweise ein Poliertuch aus Schaumpolyurethan.
  • Diese Art einer Poliervorrichtung weist, wie in 21 gezeigt, einen Poliertisch 402 mit einem Poliertuch (Polierkissen) 400 auf, das daran angebracht ist und eine Polieroberfläche bildet, und mit einem Topring 404 zum Halten eines Substrates W als ein zu polierendes Werkstück, wie beispielsweise ein Halbleiter-Wafer, und zwar derart, dass die zu polierende Oberfläche zum Poliertisch 402 hin weist. Ein Halbleiter-Wafer W wird durch diese Poliervorrichtung, wie folgt, poliert: der Poliertisch 402 und der Topring 404 werden unabhängig gedreht, und während eine Polierflüssigkeit aus einer Polierflüssigkeitsdüse 406 geliefert wird, die über dem Poliertisch 402 vorgesehen ist, wird der Halbleiter-Wafer W gegen das Poliertuch 400 auf dem Poliertisch 402 mit einem vorbestimmten Druck durch den Topring 404 gedrückt. Beispielsweise wird eine Suspension von feinen Polierpartikeln aus Siliziumoxyd oder Ähnlichem in einer alkalischen Lösung als die Polierflüssigkeit verwendet, die aus der Polierflüssigkeitsdüse 406 geliefert wird. Somit wird der Halbleiter-Wafer W zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche poliert, und zwar durch den kombinierten Effekt eines chemischen Poliereffektes, der durch die alkalische Flüssigkeit erreicht wird, und eines mechanischen Poliereffektes, der durch die Polierpartikel erreicht wird.
  • Wenn der Halbleiter-Wafer W in Kontakt mit dem Poliertuch 400 gebracht wird, und der Poliertisch 402 gedreht wird, um einen Poliervorgang auszuführen, werden Polierpartikel oder Polierabfallstoffe an dem Poliertuch 400 anhaften, was eine Veränderung der Eigenschaften des Poliertuches 400 und eine Verschlechterung der Polierleistung zur Folge hat. Wenn daher ein identisches Poliertuch 400 wiederholt zum Polieren von Halbleiter-Wafern W verwendet wird, werden Probleme verursacht, wie beispielsweise eine verringerte Polierrate und ein ungleichmäßiger Poliervorgang. Um solche Probleme zu überwinden, wird eine Aufbereitung vor, nach oder während des Poliervorgangs des Halbleiter-Wafers ausgeführt, der Abrichten (Dressing) genannt wird, um das Poliertuch zu regenerieren.
  • Wenn der Abrichtvorgang des Poliertuches ausgeführt wird, wird eine Abrichtvorrichtung 408 in der Poliervorrichtung vorgesehen, und das Poliertuch 400 wird von der Abrichtvorrichtung 408, beispielsweise zum Zeitpunkt des Ersetzens eines zu polierenden Halbleiter-Wafers W, abgerichtet bzw. aufbereitet. Insbesondere wäh rend ein Abrichtelement an der Unterseite der Abrichtvorrichtung 408 gegen das Poliertuch 400 auf dem Poliertisch 402 gedrückt wird, werden der Poliertisch 402 und die Abrichtvorrichtung 408 unabhängig gedreht, um Polierpartikel und Polierabfallstoffe zu entfernen, die an der Polieroberfläche anhaften, und um die gesamte Polieroberfläche abzuflachen und abzurichten bzw. aufzubereiten, wodurch die Polieroberfläche regeneriert wird.
  • Bezüglich des Abrichten eines Poliertuches weist gemäß den Eigenschaften des Poliertuches die herkömmliche Poliervorrichtung eine Abrichtvorrichtung auf, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die eine berührende Diamantabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln, eine berührende Bürstenabrichtvorrichtung mit einer Bürste und einer berührungsfreien Abrichtvorrichtung zum Ausstoßen eines Strömungsmittelstrahls zur Oberfläche des Poliertuches hin aufweist, um den Abrichtvorgang auszuführen.
  • Beim Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertuches ist es jedoch notwendig geworden, unterschiedliche Abrichtvorrichtungen zu verwenden, beispielsweise eine Abrichtvorrichtung zum dünnen Abschälen der Oberfläche des Poliertuches für eine anfängliche Oberflächenkonditionierung vor der Anwendung beim Polieren, und eine Abrichtvorrichtung zur Entfernung von einer verstopften Ansammlung der Schlämmung (Polierflüssigkeit) und der Polierabfallstoffe vom Poliertuch im Polierprozess. Wenn die verstopfte bzw. angelagerte Ansammlung der Schlämmung (Polierflüssigkeit) oder der Polierabfallstoffe nicht vom Poliertuch entfernt werden, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Polierpartikel und die Polierabfallstoffe an dem Poliertuch anhaften, wobei sie die Polierfunktion verschlechtern, oder dass die zu polierende Oberfläche des Halbleiter-Wafers verkratzt wird, was eine verringerte Ausbeute zur Folge hat. Daher sollten bei der herkömmlichen Poliervorrichtung zwei oder mehr Abrichtvorrichtungen mit unterschiedlichen Abrichtelementen ersetzt werden, falls nötig. Diese Arbeit ist mühselig und verringert nachteilig den Durchsatz des Halbleiter-Wafers.
  • Weiter kann bei der herkömmlichen Poliervorrichtung, falls die Topring-Einheit und die Abricht-Einheit aus Gründen der Einschränkung des Layouts bzw. der Anord nung vorgesehen sind, oder falls eine Vielzahl der Topring-Einheiten und einer Abrichteinheit auf einem einzigen Tisch angeordnet sind, sodass sie miteinander in Gegenwirkung treten, dann das Abrichten nur ausgeführt werden, wenn der Topring nicht den Poliervorgang ausführt und in einer Warteposition positioniert ist. Als eine Folge kann der Poliervorgang nicht während des Abrichtens ausgeführt werden, und daher wird die Anzahl der Halbleiter-Wafer, die pro Zeiteinheit poliert werden, verringert.
  • Die Dicke eines dünnen Films, der auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers gebildet wird, variiert von Position zu Position in radialer Richtung des Halbleiter-Wafers, abhängig vom Filmablagerungsverfahren oder von den Charakteristiken einer Filmablagerungsvorrichtung. Insbesondere hat der dünne Film eine Filmdickenverteilung in radialer Richtung. Weiterhin variiert die Filmdickenverteilung abhängig von der Art eines Filmablagerungsverfahrens oder einer Filmablagerungsvorrichtung. Insbesondere variieren die Position und die Anzahl der Teile mit einer großen Filmdicke in radialer Richtung, und der Unterschied der Dicke zwischen dünnen Filmteilen und dicken Filmteilen variiert abhängig von der Art eines Filmablagerungsverfahrens oder einer Filmablagerungsvorrichtung.
  • In der zuvor erwähnten herkömmlichen Abrichtvorrichtung wird jedoch die gesamte Polierfläche gleichförmig abgerichtet, sodass die gesamte Polierfläche zu einem einheitlichen Zustand regeneriert wird, wodurch die gesamte Polieroberfläche eine gleichförmige Polierleistung hat. Wenn die gesamte Fläche eines Halbleiter-Wafers gleichförmig gegen die Polierfläche gedrückt wird, nachdem die Polierfläche durch die herkömmliche Abrichtvorrichtung regeneriert wurde, ist daher dann die Polierrate auf der gesamten Fläche des Halbleiter-Wafers identisch. Somit ist es unmöglich, einen Poliervorgang gemäß der obigen Filmdickenverteilung auszuführen, und daher wird das Halbleiter-Substrat übermäßig in Teilen mit kleiner Filmdicke poliert und wird unzureichend in Teilen mit großer Filmdicke poliert.
  • Weiterhin sei hingewiesen auf WO99/50024 , die eine Poliervorrichtung mit einem Drehtisch mit einem daran angebrachten Poliertuch und einem Topring zum Halten und Drücken des zu polierenden Werkstückes gegen das Poliertuch mit einem gewissen Druck offenbart. Die Vorrichtung hat auch eine erste Abrichteinheit mit einer Kontaktabrichtvorrichtung zum Abrichten des Poliertuches, indem die Kontaktabrichtvorrichtung in Kontakt mit dem Poliertuch gebracht wird, und eine zweite Abrichteinheit mit einer kontaktfreien Abrichtvorrichtung zum Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertuches mit einem Strömungsmittelstrahl, der von dort auf das Poliertuch aufgebracht wird. Die Kontaktabrichtvorrichtung weist eine Diamantabrichtvorrichtung oder eine SIC-Abrichtvorrichtung auf. Erste und zweite Abrichteinheiten werden verwendet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abrichten einer Polieroberfläche eines Poliertuches oder eines Schleifsteins, der in einer Poliervorrichtung vorgesehen ist, nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Unteransprüchen offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist in Hinsicht auf die obigen Nachteile gemacht worden. Es ist daher ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ein Polierverfahren vorzusehen, welches eine Abrichteinheit aufweist, die eine gute Polierwirkung eines Poliertuches zum Polieren eines Halbleiter-Wafers aufrechterhalten kann und somit die Ausbeute und die Produktivität des Halbleiter-Wafers zu verbessern, und ein Abrichtverfahren zum Abrichten des Poliertuches in der Poliervorrichtung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abrichten einer Polieroberfläche eines Poliertuches oder eines Schleifsteins vorgesehen, die in einer chemisch mechanischen Poliervorrichtung vorgesehen sind, wobei beim Polieren eines Werkstückes das Abrichten ausgeführt wird, während eine erste Abrichtvorrichtung in Scheibenform mit einem kleineren Durchmesser als das zu polierende Werkstück geschwenkt wird; und wobei dann, nachdem ein Topring von der Polierfläche zurückgezogen ist, das Abrichten durch eine zweite Abrichtvorrichtung in Scheibenform mit einem größeren Durchmesser als das zu polierende Werkstück ausgeführt wird.
  • Folglich kann das Polieren ordnungsgemäß gemäß dem Profil (Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Werkstückes ausgeführt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die erste Abrichtvorrichtung einen kleineren Durchmesser als das zu polierende Werkstück. Weiterhin richtet die erste Abrichtvorrichtung die Polierfläche während des Polierens ab. Weiterhin kann ein Reinigungsbad zur Reinigung der Abrichtvorrichtung vorgesehen sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Poliervorrichtung weiter eine zweite Abrichtvorrichtung zum Abrichten von im Wesentlichen der gesamten Fläche der Polierfläche auf, gegen die das zu polierende Werkstück gedrückt wird. Die zweite Abrichtvorrichtung hat einen größeren Durchmesser als das zu polierende Werkstück, und die zweite Abrichtvorrichtung richtet im Wesentlichen die gesamte Fläche der Polierfläche ab, gegen die das zu polierende Werkstück gedrückt wird. Bei dieser Anordnung können Vorsprünge auf der Polierfläche selektiv entfernt werden, um die Polierfläche abzuflachen. Insbesondere da die Teile der Polierfläche, die weiter während des Polierens abgerichtet worden sind, früher abgetragen werden als andere Teile, werden Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der polierten Oberfläche nach dem Poliervorgang erzeugt. Jedoch kann das Abrichten bzw. Aufbereiten durch die zweite Abrichtvorrichtung nur die Vorsprünge der Unregelmäßigkeiten entfernen, um die Polieroberfläche abzuflachen.
  • Weiterhin richtet die zweite Abrichtvorrichtung im Wesentlichen die gesamte Fläche der Polieroberfläche ab, wenn die Polieroberfläche lokal abgenutzt worden ist. Bei dieser Anordnung kann beispielsweise, auch wenn die Polieroberfläche lokal während des Abrichtens der anderen Abrichtvorrichtung abgetragen worden ist, der Zustand des Poliertuches durch die zweite Abrichtvorrichtung zurückgesetzt werden, um dadurch den darauf folgenden Poliervorgang mit höherer Genauigkeit auszuführen.
  • Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Filmdickenmesseinheit vorgesehen, um eine Filmdicke einer zu polierenden Oberfläche des Werkstückes zu messen. Somit kann das tatsächliche Profil der zu polieren den Oberfläche des Werkstückes durch eine Messung mit der Filmdickenmesseinheit erhalten werden, und daher kann der Poliervorgang genauer gemäß dem tatsächlichen Profil von jedem Werkstück ausgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, die eine gesamte Struktur einer Poliervorrichtung zeigt, die für eine Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie II-II der 1 aufgenommen ist;
  • 3A bis 3C sind Abbildungen, die eine detaillierte Struktur einer Abrichtvorrichtung in einer Abrichteinheit mit einer Diamantabrichtvorrichtung zeigt. 3A ist eine Unteransicht; 3B ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie a-a der 3A aufgenommen ist, und 3C ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils b in 3B;
  • 4A und 4B sind Abbildungen, die eine detaillierte Struktur einer Abrichtvorrichtung in einer Abrichteinheit mit einer Bürstenabrichtvorrichtung zeigen, 4A ist eine Unteransicht und 4B ist eine Querschnittansicht, die entlang einer Linie b-b in 4A aufgenommen ist;
  • 5A und 5B sind Zeitsteuerdiagramme, die eine Reihe von Vorgängen des Polierens und Abrichtens unter Verwendung der in 1 gezeigten Poliervorrichtung zeigen.
  • 6 ist eine Ansicht, die eine gesamte Konstruktion einer Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VII-VII der 6 aufgenommen ist;
  • 8 ist ein Zeitsteuerdiagramm, welches eine Reihe von Prozessen des Polierens und Abrichtens unter Verwendung der in 6 gezeigten Poliervorrichtung zeigt;
  • 9 ist eine Frontansicht, die eine Variante (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung) des in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt, wobei große und kleine Abrichtvorrichtungen vorgesehen sind;
  • 10 ist eine schematische Ansicht, die eine Poliervorrichtung zeigt, die für eine Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist;
  • 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil eines Polierabschnittes in der Poliervorrichtung der 10 zeigt;
  • 12 ist eine schematische Ansicht, die einen Polierabschnitt in der in 10 gezeigten Poliervorrichtung zeigt, die einen Zustand der anfänglichen Oberflächenkonditionierung eines Poliertuches veranschaulicht,
  • 13 ist eine schematische Ansicht, die den Polierabschnitt in der in 10 gezeigten Poliervorrichtung zeigt, die einen Zustand des Polierens durch einen Topring veranschaulicht,
  • 14 ist ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
  • 15 ist ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
  • 16 ist ein Zeitsteuerdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
  • 17 ist ein Flussdiagramm, welches ein Beispiel einer Reihe von Betriebsvorgängen in dem in 11 gezeigten Polierabschnitt zeigt;
  • 18 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil eines Polierabschnittes in einer Poliervorrichtung zeigt, die für eine Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist,
  • 19 ist eine schematische Ansicht, die einen Polierabschnitt in der Poliervorrichtung der 18 zeigt, die einen Zustand der anfäng lichen Oberflächenkonditionierung eines Poliertuches veranschaulicht,
  • 20 ist eine schematische Ansicht, die den Polierabschnitt in der Poliervorrichtung der 18 zeigt, die einen Zustand des Poliervorgangs durch einen Topring veranschaulicht; und
  • 21 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine herkömmliche Poliervorrichtung zeigt.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Eine Poliervorrichtung, die für eine Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist, wird unten mit Bezugnahme auf die 1 bis 5B beschrieben. Die 1 und 2 zeigen eine Gesamtstruktur der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine Ansicht und 2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie II-II der 1 aufgenommen ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist die Poliervorrichtung einen Poliertisch 1 und eine Topringeinheit 4 mit einem Topring 3 auf, um einen Halbleiter-Wafer 2 gegen den Poliertisch 1 zu drücken, während der Halbleiter-Wafer 2 gehalten wird. Der Poliertisch 1 ist mit einem Motor 15 gekoppelt und ist um eine Welle des Motors 15 drehbar, wie durch einen Pfeil gezeigt. Ein Poliertuch 5 ist an der Oberseite des Poliertisches 1 angebracht.
  • Die Topringeinheit 4 ist horizontal schwenkbar, sodass der Topring 3 in eine Lieferposition über einem Pusher bzw. Heber 16 zum Liefern eines Halbleiter-Wafers 2 positioniert werden kann, in einer Polierposition auf dem Poliertisch 1 und in einer Standby- oder Warteposition. Der Topring 3 ist mit einem (nicht gezeigten) Motor gekoppelt und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden. Daher ist der Topring 3 vertikal bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch die Pfeile angezeigt, und kann den Halbleiter-Wafer 2 gegen das Poliertuch 5 mit einem erwünschten Druck drücken. Der Halbleiter-Wafer 2 wird an die untere Endfläche des Toprings 3 durch eine Vakuumansaugung oder Ähnliches angezogen. Ein Führungsring 6, um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer 2 vom Topring 3 entfernt wird, ist am unteren Umfangsteil des Toprings 3 vorgesehen Weiterhin ist eine (nicht gezeigte) Polierflüssigkeitslieferdüse über dem Poliertisch 1 vorgesehen, und eine Polierflüssigkeit wird auf das Poliertuch 5 auf dem Poliertisch 1 von der Polierflüssigkeitslieferdüse geliefert.
  • Die Poliervorrichtung weist eine Aufbereitungs- bzw. Abrichteinheit 8 mit einer Diamantabrichtvorrichtung 7 auf, und eine Abrichteinheit 14 mit einer Bürstenabrichtvorrichtung 11. Sowohl die Abrichteinheit 8 als auch die Abrichteinheit 14 sind horizontal schwenkbar, sodass die Abrichtvorrichtungen 7, 11 jeweils in einer Abrichtposition auf dem Poliertisch 1 und in einer Standby- oder Warteposition positioniert werden können. Die Abrichtvorrichtung 7 ist mit einem Motor 17 zur Drehung gekoppelt und ist mit einem Hubzylinder 18 verbunden. Daher ist die Abrichtvorrichtung 7 vertikal bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie von Pfeilen gezeigt. Die Abrichtvorrichtung 11 ist auch vertikal bewegbar und ist um eine Welle durch den gleichen Mechanismus drehbar, wie bei der Abrichtvorrichtung 7.
  • Die 3A bis 3C zeigen die detaillierte Struktur der Diamantabrichtvorrichtung in der Abrichteinheit 8, 3A ist eine Unteransicht, 3B ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie a-a der 3A aufgenommen ist, und 3C ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils b in 3B.
  • Wie in den 3A bis 3C gezeigt, ist die Diamantabrichtvorrichtung 7 in Scheibenform und weist einen Abrichtvorrichtungskörper 9 auf, der am Umfangsteil der Unterseite davon vorgesehen ist, und der Abrichtvorrichtungskörper 9 hat bandförmige Vorsprünge 9a mit einer vorbestimmten Umfangsbreite zur elektrischen Ablagerung von feinen Diamantpartikeln. Ein Diamantelektroablagerungsring 10, der durch Elektroablagerung von feinen Diamantpartikeln gebildet wird, ist an den Oberflächen der Vorsprünge 9a vorgesehen. Während der Poliertisch 1 und die Abrichtvorrichtung 7 gedreht werden, und weiterhin eine Aufbereitungs- bzw. Abrichtflüssigkeit, wie beispielsweise reines Wasser, und, falls nötig, eine Polierflüssigkeit von einer (nicht gezeigten) Düse zum mittleren Teil des sich drehenden Poliertuches 5 geliefert werden, wird die Oberfläche des Diamantelektroablagerungsrings in Kontakt mit der Oberfläche des Poliertuches gebracht, um dünn die Oberfläche des Poliertuches zum Abrichten abzuziehen. Der Diamantelektroablagerungsring 10 hat eine Struktur, sodass feine Diamantpartikel auf den Oberflächen der Vorsprünge 9a abgelagert werden, und die Teile, auf denen Diamant abgelagert ist, werden mit Nickel plattiert und daher werden die feinen Diamantpartikel an die Oberflächen der Vorsprünge 9a durch die Nickelplattierung gebunden.
  • Bezüglich der Abmessung dieser Abrichtvorrichtung ist beispielsweise der Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers 250 mm, und eine Vielzahl von Sektorgliedern (8 Glieder in 3A) mit darauf elektroabgelagertem Diamant und einer Breite von 8 mm sind am Umfangsteil der Unterseite des Abrichtvorrichtungskörpers angeordnet, um einen Ring zu bilden. Der Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers ist größer als der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers als zu polierendes Werkstück, und der Abrichtvorrichtungskörper hat einen Rahmen auf der inneren Umfangsseite und der äußeren Umfangsseite in radialer Richtung des Tisches, sodass die abgerichtete Fläche des Poliertuches größer als die Fläche der Polierfläche ist, die zum Polieren des Halbleiter-Wafers zu verwenden ist. Eine SiC-Abrichtvorrichtung, die einen Ring verwendet, der eine Vielzahl von SiC-Sektoren aufweist, kann anstelle der Diamantabrichtvorrichtung mit einem Diamantelektroablagerungsring verwendet werden. In diesem Fall hat die SiC-Abrichtvorrichtung die gleiche Struktur wie die in den 3A bis 3C gezeigte Abrichtvorrichtung und hat eine Anzahl von pyramidenförmigen Vorsprüngen, die an der Oberfläche davon angeordnet sind und mehrere zig μm haben.
  • Die 4A und 4B zeigen die detaillierte Struktur der Bürstenabrichtvorrichtung in einer Abrichteinheit 14, 4A ist eine Unteransicht, und 4B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie b-b der 4A aufgenommen ist. Die Bürstenabrichtvorrichtung 11 hat eine Scheibenform und weist einen Abrichtvorrichtungskörper 13 mit einer Bürste 12 auf der gesamten Fläche seiner Unterseite auf. Während der Poliertisch 1 und die Abrichtvorrichtung 11 gedreht werden, und weiterhin eine Abricht- bzw. Aufbereitungsflüssigkeit, wie beispielsweise reines Wasser, und, falls nötig, eine Polierflüssigkeit aus einer (nicht gezeigten) Düse zum mittleren Teil des sich drehenden Poliertuches 5 geliefert werden, wird die Oberfläche der Bürste in Kontakt mit der Oberfläche des Poliertuches zum Abrichten bzw. Aufbereiten gebracht, um eine Ansammlung der Schlämmung (Polierflüssigkeit) und von Polierabfallstoffen vom Poliertuch zu entfernen.
  • Bezüglich der Abmessung dieser Abrichtvorrichtung ist beispielsweise der Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers 238 mm, und der Abrichtvorrichtungskörper weist eine Nylonbürste mit einer Länge von 7 mm auf der gesamten Fläche seiner Unterseite auf.
  • Der Durchmesser des Abrichtvorrichtungskörpers ist größer als der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers als ein zu polierendes Werkstück, und der Abrichtvorrichtungskörper hat einen Rahmen an der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite in radialer Richtung des Tisches, sodass das abgerichtete bzw. aufbereitete Gebiet des Poliertuches größer ist als die Fläche der Polieroberfläche, die zum Polieren des Halbleiter-Wafers zu verwenden ist.
  • 5A und 5B sind Abbildungen, die die Beziehung des Betriebs in Zeitabfolge bezüglich einer Abfolge des Prozesses des Polierens und Abrichtens unter Verwendung der Poliervorrichtung mit einer in 1 gezeigten Konstruktion zur Verarbeitung von Halbleiter-Wafern zeigen.
  • In einem in 5A gezeigten Beispiel wird die Oberfläche des Poliertuches dünn durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 (siehe 1) abgezogen bzw. abgeschält, um eine anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert (siehe 2). In einer Periode zwischen den Poliervorgängen wird eine Aufbereitung bzw. ein Abrichtvorgang durch die Abrichteinheit 14 mit der Bürstenabrichtvorrichtung 11 ausgeführt (siehe 1).
  • In einem in 5B gezeigten Beispiel wird die Oberfläche des Poliertuches dünn durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 abgezogen, um eine anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert. In einer Periode zwischen den Poliervorgängen wird eine zweistufige Abrichtung ausgeführt. Insbesondere wird die Abrichtung zuerst durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 ausgeführt, und der darauf folgende Abrichtvorgang wird durch die Abrichteinheit 14 mit der Bürstenabrichtvorrichtung 11 ausgeführt,
  • Wie in den 5A und 5B gezeigt, wird gemäß der Poliervorrichtung, die zur Erklärung nützlich ist, die Oberfläche des Poliertuches dünn durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 abgezogen, um eine anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor der Anwendung des Polierens auszuführen, und dann wird der Halbleiter-Wafer 2 durch den Topring 3 poliert (siehe 2). In einer Periode zwischen den Poliervorgängen können das Abrichten durch die Abrichteinheit 8 mit der Diamantabrichtvorrichtung 7 und das Abrichten durch die Abrichteinheit 14 mit der Bürstenabrichtvorrichtung 11 ordnungsgemäß kombiniert werden.
  • Bis jetzt sind eine Kontaktdiamantabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln und eine Kontaktbürstenabrichtvorrichtung mit einer Bürste als Abrichtvorrichtung für die Abrichteinheiten 8 und 14 beschrieben worden. Weiterhin kann die Abrichtvorrichtung eine sein, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die die obigen Abrichtvorrichtungen und eine berührungslose Abrichtvorrichtung bzw. Aufbereitungsvorrichtung aufweist, um einen Strömungsmittelstrahl zur Oberfläche des Poliertuches hin auszustoßen, um das Poliertuch abzurichten bzw. aufzubereiten. Weiterhin können drei Abrichteinheiten oder Abrichtvorrichtungen in der Poliervorrichtung vorgesehen sein. Bei der vorliegenden Konstruktion wird reines Wasser als die Abrichtflüssigkeit angewandt, die in jeder der Abrichteinheiten verwendet wird. Um einen chemischen Abrichteffekt zusätzlich zum mechanischen Abrichteffekt zu erreichen, kann auch eine chemischen Flüssigkeit verwendet werden, wie beispielsweise eine Säure, eine Base oder ein oberflächenaktives Mittel. Die Polieroberfläche des Poliertisches 1 kann durch ein Poliertuch oder einen Schleifstein gebildet werden.
  • Wie oben beschrieben, sind eine Kontaktabrichtvorrichtung mit Diamantpartikeln und eine Kontaktabrichtvorrichtung mit einer Bürste als eine Abrichtvorrichtung vorgesehen, um die Oberfläche des Poliertuches abzurichten, d. h. mindestens zwei Abrichteinheiten sind vorgesehen. Dies kann die Notwendigkeit eliminieren, eine Abrichtvorrichtung durch eine andere Abrichtvorrichtung zu ersetzen, und mindestens zwei ausgewählte Abrichtvorrichtungen können ordnungsgemäß kombiniert werden, um den optimalen Abrichtvorgang des Poliertuches auszuführen.
  • Als nächstes wird eine Poliervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unten mit Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben.
  • Die 6 und 7 sind Abbildungen, die eine Poliervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. 6 ist eine Ansicht und 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VII-VII der 6 aufgenommen ist. In den 6 und 7 bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen Poliertisch, das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Topringeinheit mit einem Topring 102, das Bezugszeichen 105 eine Abrichteinheit mit einer Abrichtvorrichtung 104 mit einem größeren Durchmesser als ein Halbleiter-Wafer 111 als ein zu polierendes Werkstück und das Bezugszeichen 107 bezeichnet eine Abrichteinheit mit einer Abrichtvorrichtung 106 mit einem kleineren Durchmesser als der Halbleiter-Wafer 111 als das zu polierende Werkstück. Die Abrichtvorrichtung 106 kann entlang einer Führungsschiene 108 hin und her bewegt werden. Ein Pusher bzw. Heber 109 zum Liefern eines Halbleiter-Wafers zum Topring 102 ist benachbart zum Poliertisch 101 vorgesehen. Hier kann die Abrichtvorrichtung 104 nicht den Abrichtvorgang während des Polierprozesses des Halbleiter-Wafers 111 durch den Topring 102 ausführen und die Abrichtvorrichtung 106 kann den Abrichtvorgang während des Poliervorgangs des Halbleiter-Wafers 111 durch den Topring 102 ausführen. Insbesondere tritt der Betriebsbereich der Abrichtvorrichtung 106 nicht in Gegenwirkung mit dem Betriebsbereich des Toprings 102. Die Polierfläche des Poliertisches 101 kann durch ein Poliertuch 110 oder einen Schleifstein gebildet werden.
  • In den 6 und 7 ist die Abrichteinheit 105 drehbar, sodass die Abrichtvorrichtung 104 in einer Abrichtposition auf dem Poliertisch 101 und in einer Standby- bzw. Warteposition positioniert werden kann. Die Abrichtvorrichtung 104 ist mit einem Motor 115 zur Drehung gekoppelt und ist mit einem Hubzylinder 116 verbunden. Daher ist die Abrichtvorrichtung 104 vertikal bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile gezeigt. Der Topring 102 ist mit einem (nicht gezeigten) Motor zur Drehung gekoppelt und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden. Daher ist der Topring 102 vertikal bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile gezeigt. Somit kann der Topring 102 den Halbleiter-Wafer 111 gegen das Poliertuch 101 mit einem erwünschten Druck drücken. Der Halbleiter-Wafer 111 als ein zu polierendes Werkstück wird an die untere Endfläche des Toprings 102 durch Vakuumansaugung oder Ähnliches angezogen. Ein Führungsring 112, um zu verhindern, dass der Halbleiter-Wafer 111 vom Topring 102 entfernt wird, ist am unteren Umfangsteil des Toprings 102 vorgesehen Weiterhin ist eine (nicht gezeigte) Polierflüssigkeitslieferdüse über dem Poliertisch 101 vorgesehen, und eine Polierflüssigkeit wird auf das Poliertuch 110 auf dem Poliertisch 101 aus der Polierflüssigkeitslieferdüse geliefert. In 7 bezeichnen die Bezugszeichen 113 und 114 jeweils einen Diamantelektroablagerungsring. Das heißt, beide Abrichtvorrichtungen 104 und 106 werden durch eine Diamantabrichtvorrichtung gebildet. Jedoch kann eine Bürstenabrichtvorrichtung für die Abrichtvorrichtungen 104, 106 verwendet werden.
  • Die Abrichteinheit 107 kann entlang einer Führungsschiene 108 hin und her bewegt werden, um horizontal den Poliertisch 101 zu schwenken, und um eine Polierfläche für den Halbleiter-Wafer während des Schwenkens auf der Oberfläche des Poliertisches abzurichten. Die Abrichtvorrichtung 106 ist mit einem Motor 117 zur Drehung gekoppelt und ist mit einem Hubzylinder 118 verbunden. Daher ist die Abrichtvorrichtung 106 vertikal bewegbar und ist um eine Welle des Motors drehbar, wie durch Pfeile gezeigt.
  • 8 ist eine Abbildung, welche die Beziehung des Betriebs in zeitlicher Abfolge bezüglich einer Prozessabfolge des Polierens und Abrichtens unter Verwendung der Poliervorrichtung mit einem in 6 gezeigten Aufbau zur Bearbeitung von Halbleiter-Wafern zeigt. Die Abrichteinheit 105, die eine Diamantabrichtvorrichtung 104 mit Diamantpartikeln und einem größeren Durchmesser als das zu polierende Werkstück aufweist, wird zum Ausführen der anfänglichen Oberflächenkonditionie rung des Poliertuches 110 vor der Anwendung des Polierens verwendet. Nach der Vollendung der anfänglichen Oberflächenkonditionierung des Poliertuches nimmt der Topring 102 den Halbleiter-Wafer vom Pusher bzw. Heber 109 (einer Vorrichtung zum Liefern eines Wafers) auf, und wird zur Polierposition auf dem Poliertisch 101 bewegt. Das Abrichten während des Polierens des Halbleiter-Wafers 111 wird durch die Abrichteinheit 107 ausgeführt, die eine Diamantabrichtvorrichtung 106 mit Diamantpartikeln und einem kleineren Durchmesser als das zu polierende Werkstück aufweist, während die Abrichteinheit 107 geschwenkt wird, weil der Poliertisch 101 klein ist. Nach der Vollendung des Polierens wird der Topring 102 über den Pusher bzw. Heber 109 (eine Vorrichtung zum Liefern eines Wafers) geschwenkt, und das Poliertuch 110 wird dann durch die Abrichteinheit 105 abgerichtet, die eine Diamantabrichtvorrichtung 104 mit Diamantpartikeln und einen größeren Durchmesser als das zu polierende Werkstück aufweist. Die Zeit zum Abrichten der Abrichteinheit 107 während des Poliervorgangs des Halbleiter-Wafers 111 kann ausgewählt werden, wie erwünscht.
  • 9 ist eine Frontansicht, die eine Variante (nicht gemäß der vorliegenden Erfindung) des in den 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt, wobei die großen und kleinen Abrichtvorrichtungen vorgesehen sind. In 9 ist nur eine Diamantabrichtvorrichtung mit kleinem Durchmesser gezeigt, wobei eine Abrichtvorrichtung mit großem Durchmesser weggelassen ist. Wie in 9 gezeigt, ist ein Kontaktsensor 120 am vorderen Ende der Abrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser vorgesehen, der durch bzw. über die Mitte des Poliertisches 101 laufen kann und in Richtung des Durchmessers bewegt werden kann. Das Profil (Oberflächenwelligkeit) des Poliertuches, welches als Unebenheit in radialer Richtung der Polierfläche definiert ist (Oberseite des Poliertuches 110), kann mit dem Kontaktsensor 120 gemessen werden, während die Abrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser entlang des Durchmessers des Poliertisches 101 hin und her bewegt wird. Das Poliertuch kann lokal durch die Diamantabrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser abgerichtet werden, um die gemessene Ungleichmäßigkeit des Poliertuches in radialer Richtung des Poliertisches zu korrigieren. Nachdem die Polierfläche durch die Diamantabrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser abgeflacht ist, wird die Bürstenabrichtvorrichtung 104 mit großem Durchmesser, die eine Bürste anstelle des in 7 gezeigten Diamantelektroablagerungsrings 113 verwendet, verwendet, um Polierabfallstoffe und restliche Polierpartikel von der Polierfläche zu entfernen. Alternativ kann die Abrichtvorrichtung 104 mit großem Durchmesser durch die Diamantabrichtvorrichtung gebildet werden, wie sie in 7 gezeigt ist, um die Polierfläche abzuflachen und die Abrichtvorrichtung 106 mit kleinem Durchmesser kann durch eine Bürstenabrichtvorrichtung gebildet werden, um Polierabfallstoffe und restliche Polierpartikel von der Polierfläche zu entfernen. Die Polierfläche des Poliertisches 101 kann ein Poliertuch bzw. Poliergewebe oder ein Schleifstein sein.
  • 9 zeigt einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen der Abrichteinheit 107. Insbesondere ist die Abrichteinheit 107 so aufgebaut, dass die Abrichteinheit 107 durch Drehung einer Kugelgewindespindel 121 senkrecht oder umgekehrt durch einen Motor 122 für einen Abrichtvorrichtungsschieber hin und her bewegt wird. Das Bezugszeichen 123 bezeichnet eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Hin- und Herbewegung der Abrichteinheit 107 und zur gleichzeitigen Steuerung der Druckkraft der Abrichtvorrichtung 106.
  • Wie oben beschrieben sind gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mindestens eine Abrichtvorrichtung mit einem kleineren Durchmesser als das zu polierende Werkstück und mindestens eine Abrichtvorrichtung mit einem größeren Durchmesser als das zu polierende Werkstück vorgesehen. Somit kann die Abrichtung durch die kleine Abrichtvorrichtung während des Poliervorgangs ausgeführt werden, um die Anzahl der pro Zeiteinheit zu polierenden Halbleiter-Wafer zu vergrößern. Daher kann die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die Herstellung von Halbleiter-Vorrichtungen zu einer guten Produktionsausbeute und einer verbesserten Produktivität beitragen. Wenn eine zusätzliche kleine Abrichtvorrichtung vorgesehen ist, kann die notwendige Anzahl von großen Abrichtvorrichtungen verringert werden, um den notwendigen Raum für die Vorrichtung zu verringern.
  • Als nächstes wird eine Poliervorrichtung, die zur Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist, unten mit Bezugnahme auf die 10 bis 17 beschrieben.
  • 10 ist eine schematische Ansicht, die die Poliervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Wie in 10 gezeigt, ist in der Poliervorrichtung ein Paar von Polierabschnitten 201a, 201b auf einer Seite des Raums auf einem Boden angeordnet, der insgesamt rechteckig ist, sodass sie seitlich zueinander weisen. Ein Paar von Lade/Entladeeinheiten zum Anordnen von Kassetten 202a, 202b darauf zur Aufnahme von Halbleiter-Wafern ist auf der anderen Seite angeordnet. Zwei Transport- bzw. Transferroboter 204a, 204b zum Transportieren eines Halbleiter-Wafers sind auf einer Linie angeordnet, welche die Polierabschnitte 201a, 201b mit den Lade/Entladeeinheiten verbindet, um eine Transferlinie zu bilden. Eine Umdrehvorrichtung 205 oder 206 ist jeweils auf jeder Seite der Transferlinie angeordnet und zwei Reinigungseinheiten 207a und 208a oder 207b und 208b sind so angeordnet, dass die Inverter bzw. Umdrehvorrichtungen 205 oder 206 dazwischen angeordnet sind.
  • In den zwei Polierabschnitten 201a, 201b sind Vorrichtungen mit im Grunde genommen den gleichen Spezifikationen symmetrisch zur Transferlinie angeordnet. Jede der Vorrichtungen weist einen Poliertisch 211 mit einem Poliertuch auf, welches an seiner Oberseite angebracht ist, weiter eine Topringeinheit 212 zum Halten eines Halbleiter-Wafers als ein zu polierendes Werkstück durch Vakuumansaugung und zum Drücken des Halbleiter-Wafers gegen den Poliertisch 211, um den Halbleiter-Wafer zu polieren, eine Abrichteinheit 213 zum Abrichten bzw. Aufbereiten des Poliertuches auf dem Poliertisch 211. Ein Pusher bzw. Heber 214 zum Aufnehmen eines Halbleiter-Wafers von der Topringeinheit 212 und zum Transportieren des Halbleiter-Wafers zur Topringeinheit 212 ist an der Transferlinienseite in jedem der Polierabschnitte 201a, 201b vorgesehen.
  • Die Transferroboter 204a, 204b haben einen Gelenkarm, der in einer horizontalen Ebene zu biegen und zu strecken ist, und obere und untere Halteteile hat, die getrennt jeweils als trockener Finger und nasser Finger verwendet werden. Da zwei Roboter im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden, ist ein erster Roboter 204a im Grunde genommen für eine Region von den Umdrehvorrichtungen 205, 206 zu den Kassetten 202a, 202b verantwortlich, und ein zweiter Roboter 204b ist im Grunde genommen für eine Region von den Umdrehvorrichtungen 205, 206 zu den Polierabschnitten 201a, 201b verantwortlich.
  • Die Umdrehvorrichtungen 205, 206 drehen den Halbleiter-Wafer um und sind an einer Position angeordnet, die die Hand der Transferroboter 204a, 204b erreichen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die zwei Umdrehvorrichtungen 205, 206 getrennt als eine Vorrichtung zur Handhabung eines trockenen Substrates bzw. als eine Vorrichtung zum Handhaben eines nassen Substrates verwendet.
  • Jede der Reinigungseinheiten 207a, 207b, 208a und 208b kann von irgendeiner Bauart sein. Beispielsweise sind Reinigungseinheiten 207a, 207b, die auf der Seite der Polierabschnitte 201a, 201b vorgesehen sind, von einer derartigen Bauart, dass beide Seiten des Halbleiter-Wafers mit einer Rolle abgewischt werden, die mit einem Schwamm ausgerüstet ist, und die Reinigungseinheiten 208a, 208b, die auf der Seite der Kassetten 202a, 202b vorgesehen sind, sind von einer derartigen Bauart, dass eine Reinigungsflüssigkeit auf den Halbleiter-Wafer geliefert wird, während seine Kante gehalten wird und er in einer horizontalen Ebene gedreht wird. Letzteres hat auch eine Funktion zum Trocknen des Halbleiter-Wafers durch Zentrifugalwirkung. Die Reinigungseinheiten 207a, 207b können einen primären Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers ausführen und die Reinigungseinheiten 208a, 208b können einen sekundären Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers nach der Vollendung des primären Reinigungsprozesses ausführen.
  • Als nächstes wird der zuvor erwähnte Polierabschnitt unten beschrieben. 11 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil des in 10 gezeigten Polierabschnittes 201a zeigt, und die 12 und 13 sind schematische Ansichten, die den Polierabschnitt 201a zeigen, der in 10 gezeigt ist. Nur der Polierabschnitt 201a wird unten beschrieben. Jedoch kann die folgende Beschreibung auf den Polierabschnitt 201b angewandt werden.
  • Wie in 11 gezeigt, bildet die Oberfläche des Poliertuches 210 auf dem Poliertisch 211 eine Polierfläche, die in Gleitkontakt mit einem Halbleiter-Wafer W als ein zu polierendes Werkstück gebracht wird. Der Poliertisch 211 ist mit einem (nicht gezeigten) Motor gekoppelt, der unter dem Poliertisch 211 angeordnet ist, und zwar über die Tischwelle 211a, sodass der Poliertisch 211 um die Tischwelle 211a drehbar ist.
  • Wie in den 11 bis 13 gezeigt, ist eine Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 über dem Poliertisch 211 angeordnet. Eine Polierflüssigkeit zur Anwendung beim Polieren und eine Abrichtflüssigkeit (beispielsweise Wasser) zur Anwendung beim Abrichten, werden von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf das Poliertuch 210 geliefert. Der Poliertisch 211 wird von einem Rahmen 217 umgeben, um die Polierflüssigkeit und das Wasser wiederzugewinnen, und ein Wanne 217a ist am Unterteil des Rahmens vorgesehen.
  • Ein Zerstäuber 216 zum Sprühen einer Flüssigkeit, die aus einer Mischung aus Stickstoffgas mit reinem Wasser oder einer chemischen Flüssigkeit besteht, auf die Polieroberfläche des Poliertuches ist über dem Poliertisch 211 angeordnet. Der Zerstäuber 216 weist eine Vielzahl von Sprühdüsen 216a auf, die mit einer Stickstoffgasversorgungsquelle und einer Flüssigkeitslieferquelle verbunden sind. Das Stickstoffgas aus der Stickstoffgaslieferquelle und das reine Wasser oder eine chemische Flüssigkeit von der Flüssigkeitslieferquelle werden durch einen Regler oder ein (nicht gezeigtes) Luftbetätigungsventil geleitet, um den Druck auf einen vorbestimmten Wert zu regeln, und sie werden zu den Sprühdüsen 216a im Zerstäuber 216 in einem gemischten Zustand geliefert.
  • Die Mischung des Stickstoffgases mit dem reinen Wasser oder einer chemischen Flüssigkeit wird (1) in flüssigen feinen Partikeln, (2) in festen feinen Partikeln als ein Ergebnis einer Verfestigung der Flüssigkeit, oder (3) als ein Gas als eine Folge der Zerstäubung der Flüssigkeit gebracht (was die Mischung in den Zustand von (1), (2) oder (3) bringt, der Zerstäubung genannt wird), und in diesem Zustand wird sie durch die Sprühdüsen 216a im Zerstäuber 216 zum Poliertuch 210 hin gesprüht. In welchem Zustand, d. h. den flüssigen feinen Partikeln, den festen feinen Partikeln oder dem Gas, die gemischte Flüssigkeit eingesprüht wird, wird beispielsweise abhängig von dem Druck oder der Temperatur des Stickstoffgases und/oder des reinen Wassers oder einer chemischen Flüssigkeit oder der Form der Düsen bestimmt. Daher kann der Zustand der zu sprühenden Flüssigkeit beispielsweise durch ordnungsgemäßes Variieren des Druckes oder der Temperatur des Stickstoffgases und/oder des reinen Wassers oder einer chemischen Flüssigkeit über einen Regler oder Ähnliches variiert werden, oder durch ordnungsgemäßes Variieren der Form der Düsen.
  • Die Topringeinheit 212 weist eine drehbare Spindel 220, einen Topringkopf 221, der mit dem oberen Ende der Spindel 220 verbunden ist, eine Topringwelle 222, die sich nach unten vom freien Ende des Topringkopfes 221 erstreckt, und einen im Wesentlichen scheibenartigen Topring 223 auf, der mit dem unteren Ende der Topringwelle 222 verbunden ist. Wenn der Topringkopf 221 durch die Drehung der Spindel 220 geschwenkt wird, wird der Topring 223 horizontal bewegt und kann somit zwischen dem Pusher bzw. Heber 214 und einer Polierposition auf dem Poliertuch 210 hin und her bewegt werden, wie durch einen Pfeil A in 10 gezeigt.
  • Weiterhin ist der Topring 223 über eine Topringwelle 222 mit einem (nicht gezeigten) Motor gekoppelt, der im Topringkopf 221 vorgesehen ist, und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden, sodass der Topring 223 vertikal bewegbar ist und um die Topringwelle 222 drehbar ist. Der Halbleiter-Wafer W als zu polierendes Werkstück wird an die untere Endstirnseite des Toprings 223 durch Vakuumansaugung oder Ähnliches angezogen und dort gehalten. Durch diese Mechanismen kann der Topring 223 sich drehen und den Halbleiter-Wafer W, der an seiner Unterseite gehalten wird, gegen das Poliertuch 210 mit einem erwünschten Druck halten.
  • Die Abrichteinheit 213 regeneriert die Oberfläche des Poliertuches 210, die als ein Ergebnis des Poliervorgangs verschlechtert bzw. abgenutzt worden ist, und ist an einer Position gegenüberliegend zur Topringeinheit 212 bezüglich der Mitte des Poliertisches 211 angeordnet. Wie in den 11 bis 13 gezeigt, weist die Abrichteinheit 213 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei integrierte Ab richtvorrichtungen auf, d. h., eine erste Abrichtvorrichtung 239 und eine zweite Abrichtvorrichtung 233. Wie unten beschrieben, wird die erste Abrichtvorrichtung 239 verwendet, um das Poliertuch 210 während des Polierens abzurichten bzw. aufzubereiten, und die zweite Abrichtvorrichtung 233 wird zum Abrichten für die anfängliche Oberflächenkonditionierung bzw. Oberflächenaufbereitung des Poliertuches 210 vor der Anwendung beim Poliervorgang verwendet.
  • Die Abrichteinheit 213 weist eine drehbare Spindel 230 auf, weiter einen Abrichtvorrichtungskopf 231, der mit dem oberen Ende der Spindel 230 verbunden ist, eine Abrichtvorrichtungswelle 232, die sich nach unten vom freien Ende des Abrichtvorrichtungskopfes 231 erstreckt, und eine im Wesentlichen scheibenartige zweite Abrichtvorrichtung 233, die mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 232 verbunden ist. Wenn der Abrichtvorrichtungskopf 231 durch die Drehung der Spindel 230 geschwenkt wird, wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 horizontal bewegt und kann somit zwischen einer Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und einer Standby- bzw. Warteposition hin und her bewegt werden, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen ist, wie durch einen Pfeil B in 10 und 12 gezeigt. Weiterhin ist die zweite Abrichtvorrichtung 233 über eine Abrichtvorrichtungswelle 232 mit einem (nicht gezeigten) Motor gekoppelt, der in dem Abrichtvorrichtungskopf 231 vorgesehen ist, und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden, sodass die zweite Abrichtvorrichtung 233 vertikal bewegbar ist und um die Abrichtvorrichtungswelle 232 drehbar ist. Ein Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 zur Reinigung der zweiten Abrichtvorrichtung 233 ist in der Warteposition angeordnet, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen ist.
  • Hier weist die zweite Abrichtvorrichtung 233 eine Diamantabrichtvorrichtung 234 einer Pellet- oder Ringbauart als Abrichtelement auf. Eine Vielzahl von scheibenartigen Gliedern mit Partikeln, wie beispielsweise Diamantpartikeln, die darauf elektrisch abgelagert sind, sind am Umfang der Unterseite der zweiten Abrichtvorrichtung 233 angeordnet, um die Diamantabrichtvorrichtung 234 zu bilden. Der Durchmesser der zweiten Abrichtvorrichtung 233 ist beispielsweise 270 mm, was größer ist als der Durchmesser (200 mm). des Halbleiter-Wafers W als das zu polierende Werkstück. Daher ist eine Fläche der Polierfläche, die durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 abzurichten ist, größer als eine Fläche der Polierfläche, die zum Polieren des Halbleiter-Wafers W zu verwenden ist.
  • Ein Tragabschnitt 235 ist an der Seite des Abrichtvorrichtungskopfes 231 befestigt, und ein Schwenkmotor 236 ist am vorderen Ende des Tragabschnittes 235 befestigt. Ein Schwenkarm 237 ist mit einer Motorwelle 236a des Schwenkmotors 236 verbunden. Der Schwenkarm 237 wird durch die Drehung des Schwenkmotors 236 geschwenkt. Dieser Schwenkmotor 236 ist mit einer Steuervorrichtung 250 zur Steuerung der Drehzahl des Motors (Schwenkdrehzahl) verbunden. Der Schwenkmotor 236 bildet einen sich bewegenden Mechanismus zur Bewegung der ersten Abrichtvorrichtung 239, wie unten beschrieben, auf die Polierfläche des Poliertisches 211.
  • Die Abrichtvorrichtungswelle 238 erstreckt sich nach unten von der Seite des freien Endes des Schwenkarms 237, und die im Wesentlichen scheibenartige erste Abrichtvorrichtung 239 ist mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 238 verbunden. Wenn der Schwenkarm 237 durch Betätigung des Schwenkmotors 236 geschwenkt wird, wird die erste Abrichtvorrichtung 239 horizontal bewegt, sodass die erste Abrichtvorrichtung 239 zwischen der Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und der Warteposition hin und her bewegt werden kann, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen ist, wie durch einen Pfeil C in 13 gezeigt. Eine Tragbasis 246 ist unter dem Abrichtvorrichtungskopf 231 der Spindel 230 befestigt und ein wannenartiges Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 247 zur Reinigung der ersten Abrichtvorrichtung 239 ist in der Tragbasis 246 in der Warteposition der ersten Abrichtvorrichtung 239 vorgesehen. Die Tragbasis 246 wird integral mit dem Abrichtvorrichtungskopf 231 durch die Drehung der Spindel 230 geschwenkt.
  • Die Abrichtvorrichtungswelle 238 ist mit einem Luftzylinder (Druckmechanismus) 240 verbunden, der am Schwenkarm 237 befestigt ist, und ist vertikal durch den Luftzylinder 240 bewegbar. Weiterhin ist die Abrichtvorrichtungswelle 238 mit einem Drehzylinder 241 über eine (nicht gezeigte) Feder verbunden. Dieser Drehzylinder 241 hat eine Zeitsteuerscheibe 242 an seinem Umfang. Ein Drehmotor (Drehmechanismus) 243 ist an dem Schwenkarm 237 befestigt, und die Zeitsteu erscheibe 242 ist über einen Zeitsteuerriemen 244 mit einer Zeitsteuerscheibe 245 verbunden, die an dem Drehmotor 243 vorgesehen ist. Daher werden der Drehzylinder 241 und die Abrichtvorrichtungswelle 238 integral über die Zeitsteuerscheibe 245, den Zeitsteuerriemen 244 und die Zeitsteuerscheibe 242 durch Antrieb des Drehmotors 243 gedreht, sodass die erste Abrichtvorrichtung 239 gedreht wird.
  • Hier hat die erste Abrichtvorrichtung 239 eine Diamantabrichtvorrichtung 248 der Scheibenbauart als Abrichtelement. Ein scheibenartiges Glied mit Partikeln, wie beispielsweise Diamantpartikeln, die darauf elektrisch abgelagert sind, ist am gesamten Bereich der Unterseite der ersten Abrichtvorrichtung 239 vorgesehen, um die Diamantabrichtvorrichtung 248 zu bilden. Der Durchmesser der ersten Abrichtvorrichtung 239 ist beispielsweise 100 mm, was kleiner ist als der Durchmesser (200 mm) des Halbleiter-Wafers W als das zu polierende Werkstück. Daher ist eine Fläche der Polierfläche, die durch die erste Abrichtvorrichtung 239 abgerichtet wird, kleiner als eine Fläche der Polierfläche, die zum Polieren des Halbleiter-Wafers W zu verwenden ist.
  • Somit hat die Abrichteinheit einen derartigen Aufbau, dass zwei Abrichtvorrichtungen für unterschiedliche Zwecke und ein Reinigungsbad für eine der Abrichtvorrichtungen miteinander integriert worden sind. Dieser Aufbau kann den notwendigen Raum für die Vorrichtung verringern.
  • Als nächstes wird der Betriebsvorgang des Polierens von Halbleiter-Wafern und des Abrichtens durch die so aufgebaute Poliervorrichtung unten beschrieben. Die 14 bis 16 sind Zeitsteuerdiagramme, die eine Reihe von Betriebsvorgängen im vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigen.
  • Ein Beispiel der Erfindung, das in 14 gezeigt ist, wird unten beschrieben.
  • Als erstes wird eine anfängliche Oberflächenkonditionierung bzw. Oberflächenaufbereitung des Poliertuches vor dem Poliervorgang ausgeführt. Die Oberfläche des Poliertuches 210 wird dünn durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 der Abricht einheit 213 abgezogen, um die anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor dem Polieren auszuführen. 12 zeigt diesen Zustand. In diesem Fall wird der Abrichtvorrichtungskopf 231 auf das Poliertuch 210 in der Abrichtposition durch die Drehung der Spindel 230 bewegt. Danach werden die zweite Abrichtvorrichtung 233 und der Poliertisch 211 unabhängig gedreht, und die Diamantabrichtvorrichtung 234, die an der zweiten Abrichtvorrichtung 233 gehalten wird, wird in Anlage an das Poliertuch 210 mit einem vorbestimmten Druck gebracht. Zu dieser Zeit, d. h. dem Moment, in dem das Abrichtelement 234 in Kontakt mit dem Poliertuch 210 gebracht wird oder davor, wird Wasser von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf die Oberfläche des Poliertuches 210 geliefert, um eine gebrauchte Polierflüssigkeit wegzuwaschen, die auf dem Poliertuch 210 bleibt. Somit kann die zweite Abrichtvorrichtung 233 die gesamte Polierfläche des Poliertuches 210 regenerieren.
  • Als nächstes wird das Abrichten vor dem Polieren durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt. Während, vor oder nach dem Abrichten durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 werden Stickstoffgas und reines Wasser oder eine chemische Flüssigkeit zur Sprühvorrichtung 216 mit einem vorbestimmen Druck und einer vorbestimmten Temperatur geliefert, und eine gemischte Flüssigkeit, die aus reinem Wasser oder der chemischen Flüssigkeit und dem Stickstoffgas zusammengesetzt ist, wird aus den Sprühdüsen 216a im Zerstäuber 216 auf das Poliertuch 210 gesprüht. Somit wird die vermischte Flüssigkeit in einem zerstäubten Zustand auf das Poliertuch 210 gesprüht, wodurch die Polierflüssigkeit und die Polierabfallstoffe, die auf dem Poliertuch 210 zurückbleiben, zur Außenseite des Poliertisches 211 geschleudert werden. Insbesondere die Polierflüssigkeit und die Polierabfallstoffe, die in Ausnehmungen in dem Poliertuch gefallen sind, können von den Ausnehmungen bzw. Vertiefungen durch das Gas weggeblasen werden, welches in der gemischten Flüssigkeit enthalten ist, und können weiter durch das reine Wasser oder die chemische Flüssigkeit weggewaschen werden. Somit können die Polierflüssigkeit und die Polierabfallstoffe, die auf dem Poliertuch 210 zurückbleiben, um Kratzer zu verursachen, effektiv entfernt werden. Diese Zerstäubung kann zu irgendeinem Zeitpunkt während des Abrichtens durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 oder zu irgendeinem Zeitpunkt vor oder nach dem Abrichten durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt werden. Übrigens kann die Zerstäubung auch zu dem Zeitpunkt der anfänglichen Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor dem Polieren ausgeführt werden, wie durch eine gestrichelte Linie in den 14 bis 16 gezeigt.
  • Das Wasser, welches von der Polierflüssigkeit/Wasser-Versorgungsdüse zum Poliertuch 210 geliefert wird, und die gemischte Flüssigkeit, die aus dem Zerstäuber 216 auf das Poliertuch 210 gesprüht wird, werden zur Außenseite des Poliertisches 211 durch eine Zentrifugalkraft geschleudert, die durch die Drehung des Poliertisches 211 erzeugt wird, und werden in der Wanne 217a wiedergewonnen, die am unteren Teil des Rahmens 217 vorgesehen ist. Nach der Vollendung des Abrichtens wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 zur Warteposition durch Schwenken des Abrichtvorrichtungskopfes 231 zurückgebracht und dann in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 gereinigt, welches in dieser Warteposition vorgesehen ist.
  • Ein Poliervorgang des Halbleiter-Wafers wird dann ausgeführt. Während des Polierens des Halbleiter-Wafers wird nicht nur das Polieren eines Halbleiter-Wafers W durch den Topring 223, sondern auch das Abrichten durch die erste Abrichtvorrichtung 239 in der Abrichteinheit 213 ausgeführt. 13 zeigt diesen Zustand. In diesem Fall wird die Spindel 220 gedreht, um den Topringkopf 221 auf das Poliertuch 210 in der Polierposition zu bewegen. Danach werden der Topring 223 und der Poliertisch 211 unabhängig gedreht und der Halbleiter-Wafer W, der auf dem Topring 223 gehalten wird, und der Poliertisch 211 werden relativ bewegt, um den Halbleiter-Wafer W, der an der Unterseite des Toprings 223 gehalten wird, gegen das Poliertuch 210 auf dem Poliertisch 211 zu halten. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Polierflüssigkeit von der Polierflüssigkeit/Wasser-Versorgungsdüse 215 auf die Oberseite des Poliertuches 210 geliefert. Beispielsweise kann eine Suspension von feinen Polierpartikeln in einer alkalischen Lösung verwendet werden. In diesem Fall wird der Halbleiter-Wafer W durch den kombinierten Effekt eines chemischen Poliereffektes, der durch die alkalische Lösung erreicht wird, und eines mechanischen Poliereffektes poliert, der durch die Polierpartikel erreicht wird. Die beim Polieren verwendete Polierflüssigkeit wird zur Außenseite des Polierti sches 211 durch eine Zentrifugalkraft geschleudert, die durch die Drehung des Poliertisches 211 erzeugt wird, und wird in einer Wanne 217a wiedergewonnen, die am unteren Teil des Rahmens 217 vorgesehen ist.
  • Während eines solchen Poliervorgangs wird der Schwenkmotor 236, der am Tragabschnitt 235 in der Abrichteinheit 213 befestigt ist, betätigt, um den Schwenkarm 237 zu schwenken, wodurch die erste Abrichtvorrichtung 239 bewegt wird, die in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 247 in der Tragbasis 246 auf dem Poliertuch 210 aufgenommen ist. Die erste Abrichtvorrichtung 239 wird dann durch den Drehmotor 243 gedreht, um die Diamantabrichtvorrichtung 248, die auf der ersten Abrichtvorrichtung gehalten wird, in Anlage gegen das Poliertuch 210 mit einem vorbestimmten Druck zu bringen, um das Poliertuch 210 abzurichten.
  • Während dieses Abrichtvorgangs werden der Schwenkarm 237 und die erste Abrichtvorrichtung 239 durch den Schwenkmotor 236 geschwungen. Die Steuervorrichtung 250 steuert die Motordrehzahl des Schwenkmotors 236, sodass die Schwenkdrehzahl der ersten Abrichtvorrichtung 239 abhängig von der Position der ersten Abrichtvorrichtung 239 auf dem Poliertisch 211 variiert. Die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 239 wird basierend auf einem Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W gesteuert. Das heißt, die Schwenkgeschwindigkeit wird so gesteuert, dass sie an einer Position des Poliertuches 210 zum Polieren eines Bereiches niedrig ist, in welchem die zu polierende Filmdicke groß ist, und dass sie in einer Position des Poliertuches 210 zum Polieren eines Bereiches hoch ist, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Daher wird das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr abgerichtet als das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Somit kann beim dem Topring 223 ein Bereich, bei dem die zu polierende Filmdicke groß ist, vergleichsweise mehr poliert werden, und ein Bereich, bei dem die zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise weniger poliert werden. Folglich kann dies ein übermäßiges Polieren oder ein unzureichendes Polieren eliminieren. Die Abrichtzeit der ersten Abrichtvorrichtung 239 während des Polierens des Halbleiter-Wafers W kann ausgewählt werden, wie erwünscht. Die Steuervorrichtung 250 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 239. Um ein übermäßig starkes Polieren oder unzureichendes Polieren zu eliminieren, können der Drehmotor (Drehmechanismus) 243 oder der Luftzylinder (Druckmechanismus) 240 gesteuert werden, um die Drehzahl oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 zu steuern.
  • In einem weiteren in 15 gezeigten Beispiel, wird die anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor dem Polieren durch die erste Abrichtvorrichtung 239 anstatt durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt, und andere Merkmale in diesem Beispiel sind die Gleichen wie in dem in 14 gezeigten Beispiel. Somit kann die erste Abrichtvorrichtung 239 für die anfängliche Oberflächenkonditionierung verwendet werden. In noch einem weiteren in 16 gezeigten Beispiel wird die zweite Abrichtvorrichtung 233 nur zu dem Zeitpunkt des Ersetzens des Poliertuches 210 verwendet, und das darauf folgende Abrichten wird durch die erste Abrichtvorrichtung 239 ausgeführt. Da ein Poliertuch 210 vor der Anwendung überhaupt nicht abgerichtet bzw. aufbereitet ist, ist die nötige Zeit zum Abrichten zum Zeitpunkt der anfänglichen Oberflächenkonditionierung lang. Andererseits kann im Fall eines Poliertuches 210, welches einmal abgerichtet worden ist, der Polierwirkungsgrad einfach durch Abrichten in kurzer Zeit vergrößert werden. Daher wird in dem in 16 gezeigten Beispiel die anfängliche Oberflächenkonditionierung in kurzer Zeit durch eine zweite Abrichtvorrichtung 233 mit großem Durchmesser ausgeführt, und das Abrichten von Teilen, die bei dem Poliertuch abgerichtet werden müssen, wird durch eine erste Abrichtvorrichtung 239 mit kleinem Durchmesser ausgeführt. Dieses Abrichtverfahren ist zur Anwendung in dem Fall geeignet, wo das Abrichten nicht während des Poliervorgangs ausgeführt werden kann, und zwar aus Gründen, die auf dem Polierprozess beruhen, wie beispielsweise eine Kombination eines zu polierenden Werkstückes mit einer verwendeten Polierflüssigkeit.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die abzurichtende Fläche, wie erwünscht, innerhalb der Polierfläche variiert werden, da die erste Abrichtvorrichtung 239 mit einem kleineren Durchmes ser als der Halbleiter-Wafer W als das zu polierende Werkstück verwendet wird. Somit kann das Ausmaß des Abrichtens auf eine erwünschte Position in der Polierfläche eingestellt werden. Daher kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil (der Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W ausgeführt werden.
  • Beispielsweise kann hier die Verteilung der zu polierenden Filmdicke beim Halbleiter-Wafer W, d. h., das zu polierende Profil der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W zuvor basierend auf einem Filmablagerungsverfahren oder einer Filmablagerungsvorrichtung angenommen werden und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 kann gemäß einem Programm basierend auf diesem Profil gesteuert werden. Wie in den 11 bis 13 gezeigt, kann eine Filmdickenmesseinheit 300 zum Messen des Profils der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W vor oder während des Polierens vorgesehen werden und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 kann für jeden der Halbleiter-Wafer basierend auf dem tatsächlichen Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W gesteuert werden, welches durch die Filmdickenmesseinheit gemessen wird. Wenn die Filmdickenmesseinheit 300 vorgesehen worden ist, kann somit das Polieren genauer für jeden der Halbleiter-Wafer ausgeführt werden. Wenn das Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W durch die Filmdickenmesseinheit 300 gemessen wird, kann eine Kissenprofilmessvorrichtung zum Messen des Profils der Polieroberfläche des Poliertuches 210 zusätzlich vorgesehen sein, um das Profil der Polierfläche zu messen, und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 239 können basierend sowohl auf den Profilen der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W als auch den Profilen der Polierfläche des Poliertuches 210 gesteuert werden.
  • Weiterhin kann das Abrichten des Poliertuches 210 gemäß einem Fluss bzw. Vorgang ausgeführt werden, wie in 17 gezeigt. Das heißt, nachdem die anfängliche Oberflächenkonditionierung durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 ausgeführt wurde, wird das Poliertuch 210 durch die erste Abrichtvorrichtung 239 abge richtet, und dann wird ein Halbleiter-Wafer W poliert. Nach dem Polieren des Halbleiter-Wafers W wird entschieden, ob die Polierleistung des Poliertuches 210 ordnungsgemäß aufrechterhalten wird oder nicht. Wenn die Polierleistung nicht ordnungsgemäß aufrechterhalten wird, wird das gesamte Poliertuch 210 durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 mit großem Durchmesser abgerichtet. Um zu entscheiden, ob die Polierleistung ordnungsgemäß beibehalten wird oder nicht, wird das Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W mit der Filmdickenmesseinheit 300 gemessen, und es wird entschieden, ob das gemessene Profil eine vorbestimmte Niveauanforderung erfüllt oder nicht. Somit wird in dem Fall, wo die Polierfläche lokal abgenutzt worden ist, im Wesentlichen die gesamte Fläche der Polierfläche durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 mit großem Durchmesser abgerichtet, und daher kann der Zustand des Poliertuches 210 durch die zweite Abrichtvorrichtung 233 wieder hergestellt bzw. zurückgesetzt werden, auch wenn das Poliertuch 210 lokal aufgrund des Abrichtens mit der ersten Abrichtvorrichtung 239 abgetragen worden ist.
  • Als nächstes wird einen Poliervorrichtung unten mit Bezugnahme auf die 18 bis 20 beschrieben, die für eine Erklärung der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Gleiche Teile und Komponenten bei der vorliegenden Konstruktion werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie jene, die im dritten Ausführungsbeispiel gezeigt sind. Teile, auf die in der folgenden Beschreibung nicht insbesondere Bezug genommen wird, sind die gleichen Teile, wie jene, die in 10 beschrieben wurden.
  • 18 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die schematisch einen Hauptteil eines Polierabschnittes in der Poliervorrichtung gemäß einer anderen Konstruktion zeigt, und 19 und 20 sind schematische Ansichten, die den Polierabschnitt in der Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Konstruktion zeigen.
  • Wie in den 18 bis 20 gezeigt, weist die Poliervorrichtung gemäß der vorliegenden Konstruktion getrennt eine erste Abrichteinheit 252 mit einer ersten Abrichtvorrichtung 273 zum Abrichten des Poliertuches während des Poliervorgangs auf, und eine zweite Abrichteinheit 251 mit einer zweiten Abrichtvorrichtung 263 zum Abrichten für eine anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor der Anwendung beim Polieren.
  • Die erste Abrichteinheit 252 weist eine sich horizontal erstreckende Kugelgewindespindel 270, eine Abrichtvorrichtungswelle 272, die sich von einer Mutter 271 nach unten erstreckt, die auf der Kugelgewindespindel 270 vorgesehen ist, und eine im Wesentlichen scheibenartige erste Abrichtvorrichtung 273 auf, die mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 272 verbunden ist. Ein Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 ist mit einem Ende der Kugelgewindespindel 270 verbunden. Die Kugelgewindespindel 270 wird durch Betätigung des Kugelgewindespindelantriebsmotors 274 gedreht, und die Mutter 271, die an der Kugelgewindespindel 270 vorgesehen ist, und die erste Abrichtvorrichtung 273, die mit der Mutter 271 verbunden ist, sind horizontal durch die Wirkung der Kugelgewindespindel 270 bewegbar. Somit kann die erste Abrichtvorrichtung 273 zwischen einer Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und einer Standby- bzw. Warteposition hin und her bewegt werden, die außerhalb des Poliertisches 221 gelegen ist, wie durch einen Pfeil E in 20 gezeigt. Dieser Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 ist mit einer Steuervorrichtung 280 zum Steuern der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors (Schwenkgeschwindigkeit) verbunden. Der Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 bildet einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung der ersten Abrichtvorrichtung 273 auf dem Poliertisch 211.
  • Weiterhin ist die erste Abrichtvorrichtung 273 mit einem Drehmotor (Drehmechanismus) 275 gekoppelt, der an der Mutter 271 der Kugelgewindespindel 270 befestigt ist, und zwar über die Abrichtvorrichtungswelle 272, und ist mit einem Luftzylinder (einem Druckmechanismus) 276 über die Abrichtvorrichtungswelle 272 verbunden. Daher ist die erste Abrichtvorrichtung vertikal bewegbar und ist um die Abrichtvorrichtungswelle 272 drehbar. Ein Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 277 zum Reinigen der ersten Abrichtvorrichtung 273 ist in der Warteposition angeordnet, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen ist.
  • Hier weist die erste Abrichtvorrichtung 273, wie bei der Konstruktion der 10–17, eine Diamantabrichtvorrichtung 278 der Scheibenbauart als Abrichtelement auf. Der Durchmesser der ersten Abrichtvorrichtung 273 ist kleiner als jener eines Halbleiter-Wafers W als ein zu polierendes Werkstück. Daher ist der durch die erste Abrichtvorrichtung 273 abgerichtete Bereich des Poliertuches kleiner als der Bereich der Polierfläche, der zum Polieren des Halbleiter-Wafers W verwendet werden soll.
  • Die zweite Abrichteinheit 251 weist eine drehbare Spindel 260, einen Abrichtvorrichtungskopf 261, der mit dem oberen Ende der Spindel 260 verbunden ist, eine Abrichtvorrichtungswelle 262, die sich vom freien Ende des Abrichtvorrichtungskopfes 261 nach unten erstreckt, und eine im Wesentlichen scheibenartige zweite Abrichtvorrichtung 263 auf, die mit dem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 262 verbunden ist. Wenn der Abrichtvorrichtungskopf 261 durch die Drehung der Spindel 260 geschwenkt wird, wird die zweite Abrichtvorrichtung 263 horizontal bewegt und kann somit zwischen einer Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 und einer Standby- bzw. Warteposition bewegt werden, die außerhalb des Poliertisches 211 gelegen ist, wie durch einen Pfeil D in 19 gezeigt. Weiterhin wird die zweite Abrichtvorrichtung 263 über eine Abrichtvorrichtungswelle 262 mit einem (nicht gezeigten) Motor gekoppelt, der in dem Abrichtvorrichtungskopf 261 vorgesehen ist, und ist mit einem (nicht gezeigten) Hubzylinder verbunden, sodass die zweite Abrichtvorrichtung 263 vertikal bewegbar ist und um die Abrichtvorrichtungswelle 262 drehbar ist.
  • Wie beim dritten Ausführungsbeispiel weist hier die zweite Abrichtvorrichtung 263 eine Diamantabrichtvorrichtung 264 der Pellet-Bauart als Abrichtelement auf. Der Durchmesser der zweiten Abrichtvorrichtung 263 ist größer als jener des Halbleiter-Wafers W als das zu polierende Werkstück. Daher ist der durch die zweite Abrichtvorrichtung 263 gerichtete Bereich des Poliertuches größer als der Bereich der Polieroberfläche, der zum Polieren des Halbleiter-Wafers W zu verwenden ist.
  • Als nächstes wird der Betriebsvorgang des Polierens von Halbleiter-Wafern und des Abrichtens des Poliertuches durch die so aufgebaute Poliervorrichtung unten beschrieben. Nur der Betrieb entsprechend dem Beispiel des in 14 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels wird beschrieben. Es ist jedoch unnötig zu erwähnen, dass die folgende Beschreibung auf den Betrieb entsprechend den Beispielen angewandt werden kann, die in den 15 bis 17 gezeigt sind.
  • Als erstes wird die anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor dem Poliervorgang beschrieben. Die Oberfläche des Poliertuches 210 wird dünn durch die zweite Abrichtvorrichtung 263 in der zweiten Abrichteinheit 251 für die anfängliche Oberflächenkonditionierung des Poliertuches vor dem Polieren abgezogen. 19 zeigt diesen Zustand. In diesem Fall wird der Abrichtvorrichtungskopf 261 zur Abrichtposition auf dem Poliertuch 210 durch die Drehung der Spindel 260 bewegt. Danach werden die zweite Abrichtvorrichtung 263 und der Poliertisch 211 unabhängig gedreht, und die Diamantabrichtvorrichtung 264, die auf der zweiten Abrichtvorrichtung 263 gehalten wird, wird in Anlage an das Poliertuch 210 mit einem vorbestimmten Druck gebracht. Somit kann die zweite Abrichtvorrichtung 263 die gesamte Polierfläche des Poliertuches 210 regenerieren. Nach der Vollendung des Abrichtens wird die zweite Abrichtvorrichtung 263 zur Warteposition durch Schwenken des Abrichtvorrichtungskopfes 261 zurückgebracht und dann in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 218 gereinigt, welches an dieser Warteposition vorgesehen ist.
  • Als nächstes wird ein Poliervorgang eines Halbleiter-Wafers ausgeführt. Während des Polierens eines Halbleiter-Wafers wird nicht nur das Polieren eines Halbleiter-Wafers W durch den Topring 223, sondern auch das Abrichten durch die erste Abrichtvorrichtung 273 in der ersten Abrichteinheit 252 ausgeführt. 20 zeigt diesen Zustand. In diesem Fall wird die Spindel 220 gedreht, um den Topringkopf 221 auf das Poliertuch 210 in der Polierposition zu bewegen. Danach werden der Topring 223 und der Poliertisch 211 unabhängig gedreht, und der Halbleiter-Wafer W, der auf dem Topring 223 gehalten wird, und der Poliertisch 211 werden relativ gedreht, um den Halbleiter-Wafer W, der an der Unterseite des Toprings 223 gehalten wird, gegen das Poliertuch 210 auf dem Poliertisch 211 zu drücken. Zu dieser Zeit wird eine Polierflüssigkeit von der Polierflüssigkeit/Wasser-Lieferdüse 215 auf die Oberseite des Poliertuches 210 geliefert, um dadurch den Halbleiter-Wafer W zu polieren.
  • Während eines solchen Poliervorgangs wird der Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 in der ersten Abrichteinheit 252 betätigt, um die erste Abrichtvorrichtung 273, die in dem Abrichtvorrichtungsreinigungsbad 277 aufgenommen ist, auf das Poliertuch 210 zu bewegen. Die erste Abrichtvorrichtung 273 wird dann durch den Drehmotor 275 gedreht, um die Diamantabrichtvorrichtung 278, die an der ersten Abrichtvorrichtung 273 gehalten wird, in Anlage gegen das Poliertuch 210 unter einem vorbestimmten Druck zum Abrichten des Poliertuches 210 zu bringen.
  • Während dieses Abrichtvorgangs wird die erste Abrichtvorrichtung 273 auf dem Poliertisch 211 in radialer Richtung des Tisches 211 durch den Kugelgewindespindelantriebsmotor 274 geschwenkt. Die Steuervorrichtung 280 steuert die Motordrehzahl des Kugelgewindespindelantriebsmotors 274, sodass die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 273 abhängig von der Position der ersten Abrichtvorrichtung 273 auf dem Poliertisch 211 variiert. Die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 273 wird basierend auf dem Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W gesteuert. Das heißt, die Schwenkgeschwindigkeit wird so gesteuert, dass sie an einer Position des Poliertuches 210 niedrig ist, um einen Bereich zu polieren, in dem die zu polierende Filmdicke groß ist, und dass sie an einer Position des Poliertuches 210 hoch ist, um einen Bereich zu polieren, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Daher wird das Poliertuch, das zum Polieren eines Bereiches verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr abgerichtet, als das Poliertuch, welches zum Polieren eines Bereiches verwendet wird, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist. Somit kann bei dem Topring 223 ein Bereich, in dem die zu polierende Filmdicke große ist, vergleichsweise mehr poliert werden, und ein Bereich, in dem die zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise weniger poliert werden. Folglich kann dies ein übermäßiges Polieren oder ein unzureichendes Polieren eliminieren. Die Abrichtzeit der ersten Abrichtvorrichtung 273 während des Polierens des Halbleiter-Wafers W kann ausgewählt werden wie erwünscht. Die Steuervorrichtung 250 im vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Schwenkgeschwindigkeit der ersten Abrichtvorrichtung 273. Alternativ können der Drehmotor (Drehmechanismus) 275 oder der Luftzylinder (Druckmechanismus) 276, gesteuert werden, um die Drehzahl oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 273 zu steuern, um einen übermäßig starken Poliervorgang oder einen unzureichenden Poliervorgang zu eliminieren.
  • Wie oben beschrieben, kann in der Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung der abzurichtende Bereich innerhalb der Polieroberfläche variiert werden, wie erwünscht, da die erste Abrichtvorrichtung 273 verwendet wird, die einen kleineren Durchmesser hat als der Halbleiter-Wafer W als das zu polierende Werkstück. Somit kann das Ausmaß des Abrichtens an einer gewünschten Position auf der Polierfläche eingestellt werden. Daher kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil (der Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W durchgeführt werden.
  • Wie bei der Konstruktion der 10–17 kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise das Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W zuvor basierend auf einem Filmablagerungsverfahren oder einer Filmablagerungsvorrichtung angenommen werden, und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Druckbelastung der ersten Abrichtvorrichtung 273 können gemäß einem Programm basierend auf diesem Profil gesteuert werden. Alternativ kann eine Filmdickenmesseinheit zur Messung des Profils der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W vor dem Polieren vorgesehen werden, und die Schwenkgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl und/oder die Drucklast der ersten Abrichtvorrichtung 273 können für jeden der Halbleiter-Wafer basierend auf dem tatsächlichen Profil der zu polierenden Oberfläche des Halbleiter-Wafers W gesteuert werden, die von der Filmdickenmesseinheit gemessen wird.
  • Bei der Konstruktion der 10–17 und bei dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 9 wird eine Diamantabrichtvorrichtung als das Abrichtelement sowohl bei der zweiten Abrichtvorrichtung als auch bei der ersten Abrichtvorrichtung verwendet. Jedoch ist das Abrichtelement nicht auf die Diamantabrichtvorrichtung eingeschränkt. Beispielsweise können nicht nur Diamantabrichtvorrichtungen der Pellet-Bauart oder der Scheibenbauart verwendet werden, sondern auch Diamantabrichtvorrichtungen der Ringbauart können verwendet werden. Weiterhin können auch Bürstenabrichtvorrichtungen verwendet werden. Es ist auch möglich, eine ordnungsgemäße Kombination dieser verschiedenen Abrichtelemente zu verwenden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der Konstruktion der 10 bis 17 und gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 9 der vorliegenden Erfindung, die abzurichtende bzw. aufzubereitende Fläche, wie erwünscht, innerhalb der Polieroberfläche variiert werden, da eine Abrichtvorrichtung mit einem kleineren Durchmesser als ein zu polierendes Werkstück verwendet wird. Daher wird das Poliertuch, das zum Polieren einer Fläche verwendet wird, auf der die zu polierende Filmdicke groß ist, mehr abgerichtet als das Poliertuch, welches zum Polieren in Bereichen verwendet wird, in denen die zu polierende Filmdicke klein ist. Somit kann eine Fläche, auf der die zu polierende Filmdicke groß ist, vergleichsweise mehr poliert werden, und eine Fläche, bei der die zu polierende Filmdicke klein ist, kann vergleichsweise weniger poliert werden. Folglich kann der Poliervorgang ordnungsgemäß gemäß dem Profil (Filmdickenverteilung) der zu polierenden Oberfläche des Werkstückes ordnungsgemäß ausgeführt werden.
  • Es ist unnötig, zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist und in verschiedener unterschiedlicher Form innerhalb des Umfangs der Erfindung praktisch ausgeführt werden kann, wie er von den Ansprüchen definiert wird.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung ist zur Anwendung in einer Abricht- bzw. Aufbereitungsvorrichtung zum Abrichten einer Oberfläche eines Poliertuchs geeignet, welches an einer Oberseite eines Poliertisches in einer Poliervorrichtung angebracht ist, um ein zu polierendes Werkstück, wie beispielsweise einen Halbleiter-Wafer, zu einer flachen spiegelartig endbearbeiteten Oberfläche zu polieren.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Aufbereiten bzw. Abrichten einer Polieroberfläche (110) eines Poliertuchs oder eines Schleifsteins, der in einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung vorgesehen ist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: während des Polierens eines Werkstücks (111), Durchführen einer Aufbereitung der Polieroberfläche (110) während ein erstes Abrichtelement (106) in Scheibenform mit einem kleineren Durchmesser als dem Durchmesser des Werkstücks (111) geschwenkt wird; und nachdem ein Topring (102) von der Polieroberfläche (110) zurückgezogen ist, Durchführen einer Aufbereitung der Polieroberfläche (110) durch Verwendung eines zweiten Abrichtelements (104) in Scheibenform mit einem Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Werkstücks (111).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Abrichtelement (106) ein Diamant-Abrichtelement aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zweite Abrichtelement (104) ein Diamant-Abrichtelement aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Durchführen der Aufbereitung der Polieroberfläche (110) unter Verwendung des ersten Abrichtelements (106) basierend auf einem Polieroberflächenprofil, d. h. der Unebenheit der Polieroberfläche (110) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Polieroberflächenprofil durch einen Kontaktsensor (120) gemessen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Durchführen der Aufbereitung der Polieroberfläche (110) unter Verwendung des ersten Abrichtelements (106) das Korrigieren der gemessenen Unebenheit der Polieroberfläche (110) aufweist.
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