DE60314505T2

DE60314505T2 - Polierverfahren

Info

Publication number: DE60314505T2
Application number: DE60314505T
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Togawa; Makoto Fukushima; Kunihiko Sakurai; Hiroshi Yoshida; Osamu Nabeya; Teruhiko Isehara-shi ICHIMURA
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: DE60314505D1; EP1495837B1; JP2003311609A; TWI285575B; EP1495837A1; CN100415447C; EP1495837A4; US7163895B2; KR20040110069A; AU2003227414A1; CN101327573A; US20060079092A1; TW200306245A; CN1541151A; US20040198011A1; JP4353673B2; KR100973759B1; WO2003086706A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polierverfahren und insbesondere auf ein Polierverfahren zum Polieren eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers mit einem Dünnfilm, der auf seiner Oberfläche ausgebildet ist, zu einer flachen spiegelglatten Endbearbeitung.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren sind Halbleitervorrichtungen immer weiter integriert worden und Strukturen von Halbleiterelementen sind komplizierter geworden. Weiterhin ist die Anzahl von Schichten bzw. Lagern bei Multilayer-Verbindungen, die für ein Logiksystem verwendet werden, gesteigert worden. Entsprechend haben Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche einer Halbleitervorrichtung zugenommen, sodass Stufenhöhen auf der Oberfläche der Halbleitervorrichtung dazu tendieren, größer zu sein. Dies kommt daher, dass in einem Herstellungsprozess der Halbleitervorrichtung ein Dünnfilm auf der Halbleitervorrichtung gebildet wird, dann werden Mikro-Bearbeitungsprozesse, wie beispielsweise Musterbildung oder das Formen von Löchern, an der Halbleitervorrichtung ausgeführt, und diese Prozesse werden viele Male wiederholt, um darauf folgend dünne Filme auf der Halbleitervorrichtung zu bilden.
Wenn die Anzahl von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Halbleitervorrichtung vergrößert wird, treten die folgenden Probleme auf. Die Dicke eines Films, der in einem Teil mit einer Stufe aufgeformt wird, ist relativ klein, wenn ein Dünnfilm auf der Halbleitervorrichtung gebildet wird. Eine offene Schaltung bzw. ein unterbrochener Schaltkreis wird durch eine Trennung von Verbindungen verursacht, oder ein Kurzschluss wird durch eine unzureichende Isolierung zwischen Verbindungslagen verursacht. Als eine Folge können keine guten Produkte erhalten werden, und die Ausbeute tendiert dazu, verringert zu werden. Auch wenn die Halbleitervorrichtung anfänglich normal arbeitet, wird weiterhin die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung nach langzeitiger Verwendung verringert. Zum Zeitpunkt der Belichtung in einem lithographischen Prozess, wird, falls die Bestrahlungsfläche Ungleichmäßigkeiten hat, dann eine Linseneinheit in einem Belichtungssystem lokal nicht im Fokus sein. Wenn die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Halbleitervorrichtung gesteigert werden, dann wird es daher dahingehend problematisch, dass es schwierig ist, ein feines Muster selbst auf der Halbleitervorrichtung zu bilden.
In einem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung wird es entsprechend immer wichtiger, eine Oberfläche der Halbleitervorrichtung eben zu machen. Die wichtigste der Einebnungstechnologien ist CMP (CMP = Chemical Mechanical Polishing = chemisch-mechanischer Poliervorgang). Beim chemisch-mechanischen Poliervorgang unter Verwendung einer Poliervorrichtung, wobei eine Polierflüssigkeit, die abrasive Partikel, wie beispielsweise Siliziumoxyd (SiO₂) darin enthält, auf eine Polierfläche geliefert wird, wie beispielsweise auf ein Polierkissen, wird ein Substrat, wie beispielsweise ein Halbleiter-Wafer, in gleitenden Kontakt mit der Polierfläche gebracht, sodass das Substrat poliert wird.
Diese Art einer Poliervorrichtung weist einen Poliertisch mit einer Polierfläche auf, die durch ein Polierkissen gebildet wird, mit einem Topring oder einem Trägerkopf zum Halten eines Halbleiter-Wafers usw. Wenn der Halbleiter-Wafer unter Verwendung einer solchen Poliervorrichtung poliert wird, wird der Halbleiter-Wafer gegen den Poliertisch unter einem vorbestimmten Druck durch den Topring gehalten und gegen diesen gedrückt. Zu diesem Zeitpunkt werden der Poliertisch und der Topring relativ zueinander bewegt, um den Halbleiter-Wafer in gleitenden Kontakt mit der Polierfläche zu bringen, sodass die Oberfläche des Halbleiter-Wafers zu einer flachen spiegelartigen Endbearbeitung poliert wird.
Bei einer solchen Poliervorrichtung kann, wenn eine relative Druckkraft zwischen dem gerade polierten Halbleiter-Wafer und der Polierfläche des Polierkissens nicht gleichförmig über eine gesamte Oberfläche des Halbleiter- Wafers ist, der Halbleiter-Wafer unzureichend poliert werden oder kann an manchen Stellen übermäßig stark poliert werden, und zwar abhängig von der Druckkraft, die auf jene Teile des Halbleiter-Wafers aufgebracht werden. Es ist daher versucht worden, eine Oberfläche des Toprings zum Halten des Halbleiter-Wafers unter Verwendung einer elastischen Membran zu formen, die aus einem elastischen Material gemacht ist, wie beispielsweise aus Gummi und einem Strömungsmitteldruck, wie beispielsweise einen Luftdruck, auf eine Rückseite der elastischen Membran aufzubringen, um die Druckkraft gleichförmig zu machen, die auf den Halbleiter-Wafer aufgebracht wird, und zwar über die gesamte Oberfläche des Halbleiter-Wafers.
Weiterhin ist das Polierkissen so elastisch, dass die auf einen Umfangskantenteil des gerade polierten Halbleiter-Wafers aufgebrachte Kraft, ungleichförmig wird, und daher nur der Umfangskantenteil des Halbleiter-Wafers übermäßig stark poliert werden kann, was „Kantenabrundung" genannt wird. Um eine solche Kantenabrundung zu vermeiden, ist ein Topring verwendet worden, bei dem ein Halbleiter-Wafer an seinem Umfangskantenteil durch einen Führungsring oder einen Haltering gehalten wird, und wobei der ringförmige Teil der Polierfläche, der dem Umfangskantenteil des Halbleiter-Wafers entspricht, durch den Führungsring oder den Haltering gedrückt wird.
Wenn ein Halbleiter-Wafer unter Verwendung eines solchen Toprings poliert wird, ist es nötig, den Halbleiter-Wafer anzuziehen und zu halten, der auf den Topring übertragen worden ist. Nachdem der Halbleiter-Wafer poliert ist, ist es weiterhin nötig, den Halbleiter-Wafer wieder an den Topring anzuziehen und danach den Halbleiter-Wafer vom Topring an einer Transferposition freizugeben. Jedoch tendiert der Topring, der die obige elastische Membran verwendet, dazu, beim Anziehen und Freigeben des Halbleiter-Wafers zu versagen, und zwar wegen der Anwesenheit der elastischen Membran.
EP-A-1 197 292 offenbart eine Substrathaltevorrichtung zum Halten eines zu polierenden Substrates und zum Pressen des Substrates gegen eine Polierfläche. Verbindungslöcher sind vorgesehen, durch welche ein Strömungsmit tel ausgestoßen wird, um einen Wafer W freizugeben. Diese Verbindungslöcher entsprechen dem Verbindungsloch eines Anzugsabschnittes.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Polierverfahren zum Polieren eines Werkstückes nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Poliervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil eine Polierabschnittes, der in 1 gezeigten Poliervorrichtung zeigt;
3 ist eine Ansicht, die eine Topringeinheit des in 2 gezeigten Polierabschnittes zusammen mit einer Strömungsmitteldurchlassanordnung zeigt;
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Topring der in 3 gezeigten Topringeinheit zeigt;
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und einem Pusher bzw. Heber zeigt;
6 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
8 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zustand des in 4 gezeigten Toprings zeigt, nachdem ein Poliervorgang beendet ist;
9 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zustand des in 4 gezeigten Toprings zeigt, nachdem ein Poliervorgang beendet ist;
10 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
11 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
12 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 4 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Topring gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
14A bis 14G sind Ansichten, die jeweils eine Form eines Lochs zeigen, welches in einer elastischen Membran eines Ringrohrs des in 13 gezeigten Toprings ausgeformt ist;
15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und einem Heber zeigt;
16 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
17 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
18 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zustand des in 13 gezeigten Toprings zeigt, nachdem ein Polierprozess beendet ist;
19 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den in 13 gezeigten Topring zeigt, nachdem ein Polierprozess beendet ist;
20 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und dem Heber zeigt;
21 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und dem Heber zeigt; und
22 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem in 13 gezeigten Topring und dem Heber zeigt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Ein Polierverfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten im Detail mit Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Poliervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, ist in der Poliervorrichtung ein Paar von Polierabschnitten 1a, 1b an einer Seite eines Raums auf einem Bodenteil mit einer rechteckigen Form angeordnet, sodass diese zueinander hinweisen. Ein Paar von Lade/Entladeeinheiten zum Anordnen von Kassetten 2a, 2b darauf, die Halbleiter-Wafer aufnehmen, ist an der anderen Seite angeordnet. Zwei Transferroboter 4a, 4b zum Transportieren von Halbleiter-Wafern sind auf einer Linie angeordnet, die die Polierabschnitte 1a, 1b mit den Lade/Entladeeinheiten verbindet, wobei somit eine Transfer- bzw. Transportlinie gebildet wird. Umdrehvorrichtungen 5, 6 sind jeweils auf jeder Seite der Transferlinie angeordnet und Reinigungsvorrichtungen 7a, 8a und Reinigungsvorrichtungen 7b, 8b sind so angeordnet, dass die jeweiligen Umdrehvorrichtungen 5, 6 dazwischen angeordnet sind.
Die zwei Polierabschnitte 1a, 1b haben im Grunde genommen die gleichen Spezifikationen und sind symmetrisch mit Bezug zur Transferlinie angeordnet. Jeder der Polierabschnitte 1a, 1b weist einen Poliertisch 11 auf, und zwar mit einem Polierkissen, welches an einer Oberseite davon angebracht ist, weiter eine Topringeinheit 12 zum Halten eines Halbleiter-Wafers als zu polierendes Werkstück durch Vakuumansaugung und zum Pressen des Halbleiter-Wafers gegen das Polierkissen auf dem Poliertisch 11, um den Halbleiter-Wafer zu polieren, eine Abrichteinheit 13 zum Abrichten bzw. Aufbereiten des Polierkissens auf dem Poliertisch 11. Jeder der Polierabschnitte 1a, 1b hat auch einen Pusher bzw. Heber 14, der auf einer Seite der Transferlinie positioniert ist, um den Halbleiter-Wafer zur Topringeinheit 12 hin und weg von dieser zu transportieren.
Jeder Transferroboter 4a, 4b hat einen Gelenkarm, der in einer horizontalen Ebene zu biegen und auszustrecken ist, und hat obere und untere Halteteile, die getrennt als trockene Finger und nasse Finger verwendet werden. Da zwei Roboter beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden, ist der erste Transferroboter 4a im Grunde genommen für eine Region von den Umdrehvorrichtungen 5, 6 zu den Kassetten 2a, 2b verantwortlich, und der zweite Transferroboter 4b ist im Grunde genommen für eine Region von den Umdrehvorrichtungen 5, 6 zu den Polierabschnitten 1a, 1b verantwortlich.
Die Umdrehvorrichtungen 5, 6 dienen dazu, den Halbleiter-Wafer umzudrehen, und sie sind in einer derartigen Position angeordnet, dass die Hände der Transferroboter 4a, 4b die Umdrehvorrichtungen 5, 6 erreichen können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die zwei Umdrehvorrichtungen 5, 6 getrennt verwendet, um ein trockenes Substrat und ein nasses Substrat zu behandeln bzw. zu greifen.
Jede der Reinigungsvorrichtungen 7a, 7b, 8a und 8b kann von irgendeiner Bauart sein. Beispielsweise sind die Reinigungsvorrichtungen 7a, 7b an der Seite der Polierabschnitte 1a, 1b von einer Bauart, die beide Oberflächen eines Halbleiter-Wafers mit Rollen mit Schwämmen abwischt, und die Reinigungsvorrichtungen 8a, 8b an der Seite der Kassetten 2a, 2b sind von einer Bauart, die eine Kante eines Halbleiter-Wafers hält und den Halbleiter-Wafer in einer horizontalen Ebene dreht, während eine Reinigungsflüssigkeit auf den Halbleiter-Wafer geliefert wird. Die Letzteren haben auch eine Funktion als Trockner zum Entwässern und Trocknen eines Halbleiter-Wafers durch Zentrifugalwirkung. Die Reinigungsvorrichtungen 7a, 7b können einen primären Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers ausführen, und die Reinigungsvorrichtungen 8a, 8b können einen sekundären Reinigungsprozess des Halbleiter-Wafers nach dem primären Reinigungsprozess ausführen.
Als nächstes wird der obige Polierabschnitt im Detail beschrieben. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil des in 1 gezeigten Polierabschnittes 1a zeigt. Obwohl nur der Polierabschnitt 1a unten beschrieben wird, kann die folgende Beschreibung auf den Polierabschnitt 1b angewandt werden.
Wie in 2 gezeigt, weist der Polierabschnitt 1a einen Poliertisch 11 mit einem Polierkissen 10 auf, welches an einer Oberseite davon angebracht ist, weiter eine Topringeinheit 12 zum Halten eines Halbleiter-Wafers W als ein zu polierendes Werkstück durch Vakuumansaugung und zum Pressen des Halbleiter-Wafers W gegen den Poliertisch 11, um den Halbleiter-Wafer W zu polieren, und eine Aufbereitungs- bzw. Abrichteinheit 13 zum Abrichten des Polierkissens 10 an dem Poliertisch 11. Der Poliertisch 11 ist mit einem (nicht gezeigten) Motor, der unter dem Poliertisch 11 angeordnet ist, durch eine Tischwelle 11a gekoppelt, und daher ist der Poliertisch 11 um die Tischwelle 11a in einer Richtung drehbar, die durch den Pfeil C in 2 gezeigt wird. Eine Oberfläche des Polierkissens 10 auf dem Poliertisch 11 dient als eine Polierfläche, die in gleitendem Kontakt mit einem Halbleiter-Wafer W als sein zu polierendes Werkstück gebracht wird.
Verschiedene Arten von Polierkissen sind im Handel erhältlich. Beispielsweise sind einige von diesen SUBA800, IC-1000 und 1C-1000/SUBA400 (zweilagiges Tuch), die von Rodel Inc. hergestellt werden und SURFIN xxx-5 und Surfin 000, welche von Fujimi Inc. hergestellt werden, wobei SUBA800, Surfin xxx-5 und Surfin 000 nicht gewebte Stoffe sind, die aus Fasern zusammengesetzt sind, die durch ein Urethanharz miteinander verbunden sind, und wobei IC-1000 aus einem harten Polyurethan-Schaum (Einzelschicht) gemacht ist. Der Polyurethan-Schaum ist porös und hat eine große Anzahl von feinen Ausnehmungen oder Löchern, die in einer Oberfläche davon ausgebildet sind.
Ein Polierflüssigkeitslieferdüse 15 und eine Wasserlieferdüse 16 sind über dem Poliertisch 11 angeordnet. Die Polierflüssigkeitslieferdüse 15 liefert reines Wasser oder eine chemische Flüssigkeit auf die Polierfläche 10 auf dem Poliertisch 11. Die Wasserlieferdüse 16 liefert eine Abrichtflüssigkeit (beispielsweise Wasser) zur Anwendung beim Abrichten bzw. Aufbereiten auf die Polierfläche 10 auf dem Poliertisch 11. Der Poliertisch 11 wird durch einen Rahmen 17 umgeben, um die Polierflüssigkeit und das Wasser wiederzugewinnen, und ein Rohr 17a ist in einem unteren Teil des Rahmens ausgeformt.
Die Topringeinheit 12 weist eine drehbare Tragwelle 20, einen Topringkopf 21, der an einem oberen Ende der Tragwelle 20 angekoppelt ist, eine Topringwelle 22, die sich nach unten von einem freien Ende des Topringkopfes 21 erstreckt, und einen im Wesentlichen scheibenartigen Topring 23 auf, der mit einem unteren Ende der Topringwelle 22 verbunden ist. Wenn der Topringkopf 21 in Winkelrichtung durch die Drehung der Tragwelle 20 bewegt wird, wird der Topring 23 horizontal bewegt. Somit kann der Topring 23 zwischen dem Pusher bzw. Heber 14 und einer Polierposition auf der Polierfläche 10 hin und her bewegt werden, wie durch den Pfeil A in 1 gezeigt. Weiterhin ist der Topring 23 durch die Topringwelle 22 mit einem (nicht gezeigten) Motor und einem (nicht gezeigten) Hub/Absenkungszylinder, der im Topringkopf 21 vorgesehen ist, gekoppelt, sodass der Topring 23 vertikal bewegbar ist und um die Topringwelle 22 drehbar ist, wie durch die Pfeile D, E in 2 gezeigt. Der zu polierende Halbleiter-Wafer W wird durch Vakuumansaugung angezogen und an der Unterseite des Toprings 23 gehalten. Mit den obigen Mechanismen kann der Topring 23 den Halbleiter-Wafer W, der an der Unterseite davon gehalten wird, gegen die Polierfläche 10 mit einem erwünschten Druck drücken, während diese gedreht wird.
Die Abrichteinheit 13 dient dazu, die Polierfläche 10 zu regenerieren, die durch den Poliervorgang verschlechtert wurde. Die Abrichteinheit 13 ist an einer gegenüberliegenden Seite der Topringeinheit 12 mit Bezug zu einer Mitte des Poliertisches 11 angeordnet. Die Abrichteinheit 13 weist genauso wie die Topringeinheit 12 eine drehbare Tragwelle 30 auf, weiter einen Abrichtkopf 31, der mit einem oberen Ende der Tragwelle 30 gekoppelt ist, eine Abrichtvorrichtungswelle 32, die sich nach unten von einem freien Ende des Abrichtkopfes 31 erstreckt, eine Abrichtvorrichtung 33, die mit einem unteren Ende der Abrichtvorrichtungswelle 32 gekoppelt ist, und ein Abrichtglied 34, welches an einer Unterseite der Abrichtvorrichtung 33 angebracht ist. Wenn der Abrichtkopf 31 sich in Winkelrichtung durch die Drehung der Tragwelle 30 bewegt, wird die Abrichtvorrichtung 33 horizontal bewegt, und kann somit zwischen einer Abrichtposition auf der Polierfläche 10 und einer Warte- bzw. Standby-Position hin und her bewegt werden, die außerhalb des Poliertisches 11 gelegen ist, wie durch den Pfeil B in 1 gezeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die die Topringeinheit 12 des in 2 gezeigten Polierabschnittes zusammen mit einer Strömungsmitteldurchlassanordnung zeigt, und 4 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Topring 23 der in 3 gezeigten Topringeinheit 12 zeigt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der Topring 23 mit der Topringwelle 22 durch ein Kreuz- bzw. Kugelgelenk 40 verbunden. Die Topringwelle 22 ist mit einem Topringluftzylinder 111 gekoppelt, der an dem Topringkopf 21 befestigt ist. Der Topring 23 weist einen im Wesentlichen scheibenartigen Topringkörper 42 auf, der mit dem unteren Ende der Topringwelle 22 gekoppelt ist, und den Haltering 43, der an einem Außenumfangsteil des Topringkörpers 42 angeordnet ist. Der Topringkörper 42 ist aus einem Material mit hoher Festigkeit und Steifigkeit gemacht, wie beispielsweise aus Metall oder Keramik. Der Haltering 43 ist aus einem besonders starren synthetischen Harz, aus Keramik oder Ähnlichem gemacht.
Der Topringluftzylinder 111 ist mit einer Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler R1 verbunden. Die Druckeinstellvorrichtung 120 dient zur Einstellung eines Druckes durch Liefern eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels, wie beispielsweise Druckluft von einer Druckluftquelle oder zur Entwicklung eines Vakuums mit einer Pumpe oder Ähnlichem. Die Druckeinstellvorrichtung 120 kann einen Luftdruck der Druckluft oder von Ähnlichem mit dem Regler R1 einstellen, der zum Topringluftzylinder 111 geliefert wird. Der Topringluftzylinder 111 gestattet, dass die Topringwelle 22 sich vertikal bewegt, sodass der gesamte Topring 23 angehoben oder abgesenkt wird, und so dass der Haltering 43, der an dem Topringkörper 42 montiert ist, gegen den Poliertisch 11 mit einer vorbestimmten Druckkraft gedrückt wird.
Die Topringwelle 22 ist mit einer Drehhülse 112 durch eine (nicht gezeigte) Passfeder gekoppelt. Die Drehhülse 112 hat eine Zeitsteuerrolle 113, die an einem Außenumfangsteil davon angeordnet ist. Ein Topringmotor 114 ist an dem Topringkopf 21 befestigt und die obige Zeitsteuerrolle 113 ist mit einer Zeitsteuerrolle 116, die an dem Topringmotor 114 befestigt ist, durch einen Zeitsteuerriemen 115 verbunden. Wenn der Topringmotor 114 erregt bzw. eingeschaltet wird, werden daher die sich drehende Hülse 112 und die Topringwelle 22 miteinander durch die Zeitsteuerrolle 116, den Zeitsteuerriemen 115 und die Zeitsteuerrolle 113 gedreht, wodurch somit der Topring 23 gedreht wird. Der Topringkopf 21 wird von der Tragwelle 20 getragen, die drehbar von einem (nicht gezeigten) Rahmen getragen wird.
Wie in 4 gezeigt, weist der Topringkörper 42 ein Gehäuse 42a mit einer zylindrischen Gehäuseform auf, weiter einen ringförmigen Druckflächenelementträger 42b, der in einen zylindrischen Teil des Gehäuses 42a eingepasst ist, und eine ringförmige Dichtung 42c, die in eine Außenumfangskante einer Oberseite des Gehäuses 42a eingepasst ist. Der Haltering 43 ist an einem unteren Ende des Gehäuses 42a des Topringkörpers 42 befestigt und hat einen unteren Teil, der radial nach innen vorsteht.
Die Topringwelle 22 ist oberhalb des mittleren Teils des Gehäuses 42a des Topringkörpers 42 angeordnet. Der Topringkörper 42 und die Topringwelle 22 sind miteinander durch das Kreuz- bzw. Kugelgelenk 40 verbunden. Das Kugelgelenk 40 hat einen Kugellagermechanismus, um zu gestatten, dass der Topringkörper 42 und die Topringwelle 22 mit Bezug zueinander verkippt werden, und einen Drehübertragungsmechanismus zur Übertragung der Drehung der Topringwelle 22 auf den Topringkörper 42. Der Kugellagermechanismus und der Drehübertragungsmechanismus übertragen eine Druckkraft und eine Drehkraft bzw. ein Drehmoment von der Topringwelle 22 auf den Topringkörper 42, während sie gestatten, dass der Topringkörper 42 und die Topringwelle 22 mit Bezug zueinander verkippt werden.
Der Kugellagermechanismus weist eine halbkugelförmige konkave Ausnehmung 22a auf, die zentrisch in der Unterseite der Topringwelle 22 definiert ist, weiter eine halbkugelförmige konkave Ausnehmung 42d, die mittig in der Oberseite des Topringkörpers 42 definiert ist, und eine Tragkugel bzw. Lagerkugel 52, die aus einem besonders harten Material gemacht ist, wie beispielsweise aus Keramik, und die zwischen den halbkugelförmigen konkaven Ausnehmungen 22a und 42d angeordnet ist. Wie in 4 gezeigt, ist eine Verbindungsschraube 47 an dem Topringkörper 42 in der Nachbarschaft der Topringwelle 22 angebracht, und eine Schraubenfeder 48 ist zwischen der Verbindungsschraube 47 und einem Federhalter 22b angeordnet, der an der Topringwelle 22 vorgesehen ist. Mit dieser Struktur wird der Topringkörper 42 schwenkbar mit Bezug zur Topringwelle 22 gehalten.
Andererseits weist der Drehungsübertragungsmechanismus Eingriffsstifte 49 auf, die an den Topringkörper 42 in der Nachbarschaft der Topringwelle 22 befestigt sind, und Eingriffslöcher 22c, die in der Topringwelle 22 ausgeformt sind. Da jeder der Eingriffsstifte 49 in jedem der Eingriffslöcher 22c bewegbar ist, auch wenn der Topringkörper 42 gekippt ist, werden die Eingriffsstifte 49 in Eingriff mit den Eingriffslöchern 22c gehalten, während ein Kontaktpunkt versetzt ist, sodass das Drehmoment der Topringwelle 22 in zuverlässiger Weise auf den Topringkörper 42 durch den Drehungsübertragungsmechanismus übertragen wird.
Der Topringkörper 42 und der Haltering 43 haben einen darin definierten Raum, der ein elastisches Kissen 60 aufnimmt, welches in engen Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht wird, der von dem Topring 23 gehalten wird, weiter einen ringförmigen Haltering 61 und eine im Wesentlichen scheibenförmige Spannplatte (vertikal bewegbares Glied) 62, die vertikal im Raum bewegbar ist, der in dem Topringkörper 42 ausgebildet ist. Das elastische Kissen 60 hat einen Außenumfangsteil, der zwischen dem Haltering 61 und der Spannplatte 62 festgeklemmt ist, die an dem unteren Ende des Halterings 61 befestigt ist, und deckt die Unterseite der Spannplatte 62 ab. Somit wird eine Druckkammer 70 zwischen dem elastischen Kissen 60 und der Spannplatte 62 gebildet. Das elastische Kissen 60 ist aus einem Gummi mit hervorragender Festigkeit und Haltbarkeit gemacht, wie beispielsweise aus Ethylenpropylen-Gummi (EPDM), aus Polyurethan-Gummi, aus Silikon-Gummi oder aus Neopren-Gummi.
Die Spannplatte 62 hat eine Öffnung 62a, die mittig darin definiert ist. Die Öffnung 62a steht in Verbindung mit einem Strömungsmitteldurchlass 80, der ein Rohr, einen Verbinder usw. aufweist und mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler R2 verbunden ist, der an dem Strömungsmitteldurchlass 80 vorgesehen ist. Insbesondere ist die Druckkammer 70, die zwischen dem elastischen Kissen 60 und der Spannplatte 62 ausgeformt ist, mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch den Regler R2 verbunden, der am Strömungsmitteldurchlass 80 vorgesehen ist. Das elastische Kissen 60 hat ein mittiges Loch 60a, welches einen großen Durchmesser (beispielsweise einen Durchmesser von 12 mm) an einer Position hat, die der Öffnung 62a entspricht.
Ein Druckflächenelement 63, welches eine elastische Membran aufweist, ist zwischen dem Haltering 61 und dem Topringkörper 42 vorgesehen. Ein Kantenteil des Druckflächenelementes 63 ist durch den Druckflächenelementträger 42b festgeklemmt, der an der Unterseite des Topringkörpers 42 angebracht ist, und der andere Kantenteil des Druckflächenelementes 63 ist zwischen einem oberen Teil 61a des Halterings 61 und einem Stopper 61b festgeklemmt. Der Topringkörper 42, die Spannplatte 62, der Haltering 61 und das Druckflächenelement 63 definieren eine Druckkammer 71 in dem Topringkörper 42. Wie in 4 gezeigt, ist ein Strömungsmitteldurchlass 81, der ein Rohr, einen Verbinder usw. aufweist, mit der Druckkammer 71 verbunden, und die Druckkammer 71 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler R3 verbunden, der an dem Strömungsmitteldurchlass 81 vorgesehen ist. Das Druckflächenelement 63 ist aus Gummi mit hervorragender Festigkeit und Haltbarkeit gemacht, wie beispielsweise aus Ethylenpropylen-Gummi (EPDM), aus Polyurethan-Gummi, aus Silikon-Gummi oder aus Neouren-Gummi, oder ist aus einem verstärkten Gummi gemacht, welches sehr dünne rostfreie Fasern (beispielsweise mit einer Dicke von 0,2 mm) oder Ähnliches enthält.
Da ein kleiner Spalt zwischen der Außenumfangsfläche der elastischen Membran 60 und dem Haltering 43 geformt wird, können Komponenten, wie beispielsweise der Haltering 61 und die Spannplatte 62 vertikal mit Bezug zum Topringkörper 42 und dem Haltering 43 in schwimmender Weise bewegt werden. Der Stopper bzw. Anschlag 61b des Halterings 61 hat eine Vielzahl von Vorsprüngen 61c, die radial nach außen von der Außenumfangskante davon vorstehen. Wenn die Vorsprünge 61c mit einer Oberseite eines radial nach innen vorstehenden Teils des Halterings 43 in Eingriff kommen, ist eine Abwärtsbewegung der Komponenten, wie beispielsweise des obigen Halterings 61 bis zu einer vorbestimmten Position eingeschränkt.
In dem Fall, wo das Druckflächenelement 63 aus einem elastischen Glied gemacht ist, wie beispielsweise Gummi, wird, wenn das Druckflächenelement 63 zwischen dem Haltering 43 und dem Topringkörper 42 festgeklemmt ist, dann das Druckflächenelement 63 als ein elastisches Glied elastisch verformt. Folglich kann eine erwünschte horizontale Ebene nicht an der Unterseite des Halterings 43 beibehalten werden. Um zu verhindern, dass ein solches Problem auftritt, ist daher der Druckflächenelementträger 42b als ein getrenntes Glied im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, sodass das Druckflächenelement 63 zwischen dem Gehäuse 42a des Topringkörpers 42 und dem Druckflächenelementträger 42b festgeklemmt ist. Der Haltering 43 kann vertikal mit Bezug zum Topringkörper 42 bewegbar sein, oder der Haltering 43 kann eine Struktur haben, die unabhängig vom Topringkörper 42 gepresst bzw. zusammengedrückt werden kann. In solchen Fällen ist das Druckflächenelement 63 nicht notwendigerweise in der obigen Weise befestigt.
Die Druckkammer 70 zwischen der Spannplatte 62 und dem elastischen Kissen 60 und die Druckkammer 71, die über der Spannplatte 62 positioniert ist, werden mit einem unter Druck gesetzten Strömungsmittel beliefert, wie bei spielsweise Druckluft, oder der atmosphärische Druck oder ein Vakuum wird in den Druckkammern 70, 71 durch die Strömungsmitteldurchlässe 80, 81 erzeugt, die jeweils mit den Druckkammern 70, 71 in Verbindung stehen. Wie in 3 gezeigt, können insbesondere die Drücke der unter Druck gesetzten Strömungsmittel, die zu den jeweiligen Druckkammern 70, 71 geliefert werden, durch die Regler R2, R3 eingestellt werden, die an den Strömungsmitteldurchlässen 80, 81 vorgesehen sind, die jeweils mit den Druckkammern 70, 71 in Verbindung stehen. Somit ist es möglich, unabhängig die Drücke in den Druckkammern 70, 71 zu steuern, oder unabhängig den Atmosphärendruck oder ein Vakuum in den Druckkammern 70, 71 zu erzeugen.
Die Spannplatte 62 hat einen inneren Anzugsabschnitt 64 und einen äußeren Anzugsabschnitt 65, die nach unten vorstehen und außerhalb der Öffnung 62a angeordnet sind. Der innere Anzugsabschnitt 64 hat ein Verbindungsloch 64a, welches darin definiert ist, welches mit einem Strömungsmitteldurchlass 82 in Verbindung steht, welcher ein Rohr, ein Verbinder usw. aufweist. Der innere Anzugsabschnitt 64 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler R4 verbunden, der an dem Strömungsmitteldurchlass 82 vorgesehen ist. Wie bei dem inneren Anzugsabschnitt 64 hat der äußere Anzugsabschnitt 65 ein Verbindungsloch 65a, welches darin definiert ist, welches mit einem Strömungsmitteldurchlass 83 in Verbindung steht, der ein Rohr, einen Verbinder usw. aufweist. Der äußere Anzugsabschnitt 65 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler R5 verbunden, der an dem Strömungsmitteldurchlass 83 vorgesehen ist. Die Druckeinstellvorrichtung 120 entwickelt einen negativen Druck in offenen Enden der Verbindungslöcher 64a, 65a der Anzugsabschnitte 64, 65, um dadurch den Halbleiter-Wafer W an die Anzugsabschnitt 64, 65 anzuziehen. Elastische Flächenelemente, wie beispielsweise Gummiflächenelemente oder Stützfilme sind an den Unterseiten der Anzugsabschnitte 64 bzw. 65 angebracht, sodass die Anzugsabschnitte 64, 65 den Halbleiter-Wafer W sanft anziehen und halten.
Die Dichtung 42c des Topringkörpers 42 hat einen Reinigungsflüssigkeitsdurchlass 91 als eine ringförmige Nut, die in einer Unterseite davon definiert ist. Der Reinigungsflüssigkeitsdurchlass 91 steht mit einem Strömungsmitteldurchlass 84 in Verbindung. Eine Vielzahl von Verbindungslöchern 92 erstreckt sich von dem Reinigungsflüssigkeitsdurchlass 91 der Dichtung 42c und läuft durch das Gehäuse 42a und den Druckflächenelementträger 42b. Die Verbindungslöcher 92 stehen in Verbindung mit einem kleinen Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des elastischen Kissens 60 und dem Haltering 43. Eine Reinigungsflüssigkeit (beispielsweise reines Wasser) wird durch den Reinigungsflüssigkeitsdurchlass 91 zum Spalt geliefert.
Der Betrieb der Poliervorrichtung mit einer solchen Struktur wird unten beschrieben. Zuerst nimmt der erste Transferroboter 4a einen Halbleiter-Wafer W aus der Kassette 2a oder 2b, und die Umdrehvorrichtung 5 oder 6 dreht den Halbleiter-Wafer W um. Danach überträgt der zweite Transferroboter 4b den Halbleiter-Wafer W auf den Pusher bzw. Heber 14 und ordnet diesen dort an. In diesem Zustand wird der Topringkopf 21 der Topringeinheit 12 in Winkelrichtung bewegt, um den Topring 23 in eine Position über dem Pusher bzw. Heber 14 zu bringen.
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die den Zustand der Poliervorrichtung zu diesen Zeitpunkt zeigt. Wie in 5 gezeigt, weist der Heber 14 eine Führungsstufe 141 auf, die vertikal durch einen Luftzylinder oder ähnliches bewegbar ist. Eine Wafer-Führung 142, die an einem Außenumfangsteil der Führungsstufe 141 angeordnet ist, und eine Push- bzw. eine Hubstufe 143, die über der Führungsstufe 141 angeordnet ist und vertikal unabhängig von der Führungsstufe 141 bewegbar ist. Die Wafer-Führung 142 hat eine Struktur mit zwei Stufen, die eine obere Stufe 144 und eine untere Stufe 145 hat. Die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 dient dazu, auf die Unterseite des Halterings 43 des Toprings 23 zuzugreifen, und die untere Stufe 145 dient dazu, mittig den Halbleiter-Wafer W auszurichten und zu halten. Eine Verjüngung 146 zum Führen des Halterings 143 ist oberhalb der oberen Stufe 144 ausgeformt, und eine Verjüngung 147 zum Führen des Halbleiter-Wafers W ist oberhalb der unteren Stufe 145 Halbleiter-Wafers W ist oberhalb der unteren Stufe 145 ausgeformt. Der Halbleiter-Wafer W wird auf der unteren Stufe 145 der Wafer-Führung 142 in einem derartigen Zustand angeordnet, dass der Halbleiter-Wafer W mittig durch die Verjüngung 147 der Wafer-Führung 142 ausgerichtet wird.
In dem in 5 gezeigten Zustand ist die Druckkammer 71 im Topring 23 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 verbunden, sodass ein negativer Druck in der Druckkammer 71 entwickelt wird. Wie in 5 gezeigt, wird daher die Spannplatte 62 nach oben bezüglich des Halterings 43 positioniert, und daher kann der Halbleiter-Wafer W zuverlässig angezogen werden, wie später beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, wird als nächstes die Führungsstufe 141 des Hebers 14 nach oben bewegt, um den Haltering 43 auf die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 durch die Verjüngung 146 der Wafer-Führung 142 zu führen. Wenn die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 in Kontakt mit der Unterseite des Halterings 43 gebracht wird, wird die Aufwärtsbewegung der Führungsstufe 141 beendet.
Wie in 7 gezeigt, wird in diesem Zustand die Druckstufe bzw. Hebestufe 143 des Hebers 14 nach oben bewegt, um eine Musterfläche des Halbleiter-Wafers W zu halten, der auf der unteren Stufe 145 der Wafer-Führung 142 angeordnet worden ist, und um den Halbleiter-Wafer W in engen Kontakt mit dem elastischen Kissen 60 des Toprings 23 zu bringen. Die Verbindungslöcher 64a, 65a der Anzugsabschnitte 64, 65 sind mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch die Strömungsmitteldurchlässe 82, 83 verbunden, und der Halbleiter-Wafer W wird an die Unterseiten der Anzugsabschnitte 64, 65 durch eine Ansaugwirkung der Verbindungslöcher 64a, 65a angezogen.
Wenn die Spannplatte 62 nach unten vom Haltering 43 vorsteht und der Halbleiter-Wafer W an einer verschobenen Position angezogen wird, wenn der Halbleiter-Wafer W transportiert wird, dann tendiert der Halbleiter-Wafer W dazu, von dem Haltering 43 eingefangen bzw. mitgenommen zu werden, wenn die Spannplatte 62 in einer darauf folgenden Bewegung nach oben bewegt wird, was somit bewirkt, dass der Halbleiter-Wafer W fallengelassen wird und beschädigt wird. Da der negative Druck in der Druckkammer 71 im Topring 23 erzeugt wird, um die Spannplatte 62 zuvor nach oben mit Bezug zum Haltering 43 zu positionieren, wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Halbleiter-Wafer W transportiert bzw. übertragen, während dessen Außenumfangsteil durch den Haltering 43 geführt wird. Daher wird der Halbleiter-Wafer W nicht durch den Haltering 43 mitgenommen, wenn die Spannplatte 62 nach oben bewegt wird, und daher kann verhindert werden, dass der Halbleiter-Wafer W fallengelassen wird und beschädigt wird.
Wenn der Anzugsvorgang des Halbleiter-Wafers W vollendet ist, wird der Heber 14 nach unten bewegt, und der Topringkopf 21 wird in Winkelrichtung horizontal zu einer Position über der Polierfläche 10 bewegt, während der Halbleiter-Wafer W angezogen wird. Die Außenumfangskante des Halbleiter-Wafers W wird durch den Haltering 43 so gehalten, dass der Halbleiter-Wafer W nicht vom Topring 23 gelöst wird. Der Topring 23 wird nach unten bewegt, während er gedreht wird, um den Halbleiter-Wafer W gegen die Polierfläche 10 des sich drehenden Poliertisches 11 zu drücken. Insbesondere während des Poliervorgangs wird der Halbleiter-Wafer W von den Anzugsabschnitten 64, 65 freigegeben und wird an der Unterseite des Toprings 23 gehalten. Der Topringluftzylinder 111, der mit der Topringwelle 22 gekoppelt ist, wird betrieben, um den Haltering 43 fest am unteren Ende des Toprings 23 gegen die Polierfläche 10 des Poliertisches 11 mit einer vorbestimmten Druckkraft zu halten. In diesem Zustand wird unter Druck gesetztes Strömungsmittel mit einem vorbestimmten Druck zur Druckkammer 70 geliefert, wodurch der Halbleiter-Wafer W gegen die Polierfläche des Poliertisches 11 gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Polierflüssigkeit von der Polierflüssigkeitslieferdüse 15 geliefert und der Halbleiter-Wafer W wird in Anwesenheit der Polierflüssigkeit zwischen der zu polierenden Oberfläche (d.h. der Unterseite) des Halbleiter-Wafers W und der Polierfläche 10 poliert. 4 zeigt den Zustand, in dem der Halbleiter-Wafer W poliert wird.
Wie oben beschrieben, werden die Druckkraft, die durch den Topringluftzylinder 111 aufgebracht wird, um den Haltering 43 gegen die Polierfläche 10 zu drücken, und die Druckkraft, die durch die Druckluft aufgebracht wird, die zur Druckkammer 70 geliefert wird, um den Halbleiter-Wafer W gegen die Polierfläche 10 zu drücken, in geeigneter Weise eingestellt, um den Halbleiter-Wafer W zu polieren. Wenn das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zur Druckkammer 70 geliefert wird, wird die Spannplatte 62 einer nach oben gerichteten Kraft unterworfen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zur Druckkammer 71 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 geliefert, was somit verhindert, dass die Spannplatte 62 aufgrund der Kraft von der Druckkammer 70 nach oben gehoben wird.
Wenn der Polierprozess beendet ist, wie in 8 gezeigt, wird die Lieferung des unter Druck gesetzten Strömungsmittels zur Druckkammer 70 gestoppt, und der Druck in der Druckkammer 70 wird zum Atmosphärendruck abgelassen. Entsprechend wird die Spannplatte 62 nach unten bewegt, und daher werden die unteren Enden der Anzugsabschnitte 64, 65 in Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht. Der Druck in der Druckkammer 71 wird zum Atmosphärendruck hin abgelassen, oder die Druckkammer 71 wird evakuiert, um einen negativen Druck darin zu entwickeln. Wenn die Druckkammer 71 auf einem hohen Druck gehalten wird, dann wird der Halbleiter-Wafer W nur an Teilen fest gegen die Polierfläche gedrückt, die in Kontakt mit den Anzugsabschnitten 64, 65 gebracht werden. Der Halbleiter-Wafer W wird wieder an die Unterseiten der Anzugsabschnitte 64, 65 angezogen. In dieser Weise kann der Halbleiter-Wafer W in zuverlässiger Weise an die Anzugsabschnitte 64. 65 angezogen werden, da die Spannplatte 62 nach unten bewegt wird, wenn der Polierprozess beendet ist.
Der Topring 23 wird zu einer Überhangposition bewegt, während der Halbleiter-Wafer W an dem Topring 23 angezogen wird. Wie in 9 gezeigt, ist die Druckkammer 71 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 verbunden, um einen negativen Druck in der Druckkammer 71 zu entwickeln, wobei somit die Spannplatte 62 oberhalb mit Bezug zum Haltering 43 positioniert wird. In diesem Zustand wird der Topring 23 nach oben bewegt und der Topringkopf 21 wird in Winkelrichtung horizontal bewegt, um den Topring 23 wieder zu einer Position über dem Pusher bzw. Heber 14 zu bewegen, wie in 10 gezeigt.
Wie in 11 gezeigt, wird als nächstes die Führungsstufe 141 des Hebers 14 nach oben bewegt, um den Haltering 43 auf die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 durch die Verjüngung 146 der Wafer-Führung 142 zu führen. Die Aufwärtsbewegung der Führungsstufe 141 wird beendet, wenn die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 in Kontakt mit der Unterseite des Halterings 43 gebracht wird.
In diesem Zustand, wie er in 12 gezeigt ist, werden die Öffnung 62a, die in der Mitte der Spannplatte 62 positioniert ist, und die Anzugsabschnitte 64, 65 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch die Strömungsmitteldurchlässe 80 bzw. 82 bzw. 83 verbunden, und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel (beispielsweise eine Mischung aus Druckluft oder Stickstoff und reinem Wasser) wird nach unten aus der Öffnung 62a und aus den Anzugsabschnitten 64, 65 mit einem Druck von beispielsweise 0,2 MPa ausgestoßen (Wasserschwall). Der Halbleiter-Wafer W wird von der Unterseite des elastischen Kissens 60 durch das Ausstoßen des Strömungsmittels freigegeben. Der Halbleiter-Wafer W wird durch die Verjüngung 147 der Wafer-Führung 142 mittig angeordnet und wird durch die untere Stufe 145 der Wafer-Führung 142 gehalten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das unter Druck gesetzte Strömungsmittel aus der Öffnung 62a mit großem Durchmesser ausgestoßen, die mittig in der Spannplatte definiert ist, und aus den Anzugsabschnitten 64, 65 ausgestoßen. Daher wird das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zu der Region geliefert, wo das elastische Kissen 60 und der Halbleiter-Wafer W in engem Kontakt zueinander gehalten werden, und daher kann der Halbleiter-Wafer W in zuverlässiger Weise freigegeben werden.
In dieser Weise wird der polierte Halbleiter-Wafer W vom Topring 23 zum Heber 14 übertragen. Der Halbleiter-Wafer W und der Topring 23 werden durch reines Wasser oder durch eine Reinigungsflüssigkeit gereinigt, falls nötig. Danach nimmt der Topring 23 einen neuen Halbleiter-Wafer W vom Heber 14 auf und wird zu einer Position über dem Poliertisch 10 bewegt und dann wird ein neuer Polierprozess ausgeführt.
Wenn der Halbleiter-Wafer W bis zu einem vorbestimmten Ausmaß poliert ist, wird der Polierprozess beendet. Nachdem der Polierprozess ausgeführt wurde, werden die Eigenschaften der Polierfläche 10 aufgrund des Poliervorgangs verändert, und deren Polierfähigkeit für einen nächsten Polierprozess wird verringert. Daher richtet die Aufbereitungs- bzw. Abrichteinheit 13 die Polierfläche 10 ab. Bei einem Abrichtprozess werden die Abrichtvorrichtung 30 und der Poliertisch 11 um ihre eigenen Achsen unabhängig voneinander gedreht, und das Abrichtglied 34 wird in engen Kontakt mit der Polierfläche 10 mit einer vorbestimmten Druckkraft gebracht. Zur gleichen Zeit, wie das Abrichtglied 34 in Kontakt mit der Polierfläche 10 gebracht wird, oder kurz zuvor, wird Wasser von der Wasserlieferdüse 16 zur Oberseite der Polierfläche 10 geliefert, um dadurch die gebrauchte Polierflüssigkeit auszuwaschen, die auf der Polierfläche 10 zurückbleibt. Wenn der Abrichtprozess beendet ist, wird die Abrichtvorrichtung 33 zu einer Warteposition durch den Abrichtkopf 31 zurückgebracht und wird durch eine Abrichtvorrichtungsreinigungsvorrichtung 18 (siehe 1) gereinigt, die in der Warteposition eingebaut ist.
Der polierte Halbleiter-Wafer W der auf dem Heber 14 angeordnet worden ist, wird durch den zweiten Transferroboter 4b zur Reinigungsvorrichtung 7a oder 7b übertragen, die beispielsweise Rollschwämme hat, um beide Oberflächen des Halbleiter-Wafers W zu reinigen. Nachdem beide Oberflächen des Halbleiter-Wafers W durch die Reinigungsvorrichtung 7a oder 7b gereinigt wurden, wird der Halbleiter-Wafer W zur Umdrehvorrichtung 5 oder 6 durch den zweiten Transferroboter 4b transportiert und der Halbleiter-Wafer W wird durch die Umdrehvorrichtung 5 oder 6 umgedreht. Danach nimmt der erste Transferroboter 4a den Halbleiter-Wafer W von der Umdrehvorrichtung 5 oder 6 auf und transportiert den Halbleiter-Wafer W zur zweiten Reinigungsvorrichtung 8a oder 8b mit einem Stiftschwamm zum Reinigen der Oberseite und mit einer Schleudertrockenfunktion. Der Halbleiter-Wafer W wird von der zweiten Reinigungsvorrichtung 8a oder 8b gereinigt und getrocknet und wird zur Kassette 2a oder 2b durch den ersten Transferroboter 4a zurückgebracht.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines Polierverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezugnahme auf die 13 bis 22 beschrieben. Jene Teile oder Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die die gleiche Wirkung oder Funktion haben, wie jene Teile oder Elemente des ersten Ausführungsbeispiels, werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und jene, die nicht unten beschrieben werden, sind identisch mit jenen des ersten Ausführungsbeispiels. Andere strukturelle Details als der Topring sind im Wesentlichen identisch mit jenen des ersten Ausführungsbeispiels.
13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Topring gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nehmen ein Raum, der in dem Topringkörper 42 definiert ist, und der Haltering 43, der integral an dem Topringkörper 42 befestigt ist, eine äußere Membran 160 darin auf, die in Kontakt mit dem Außenumfangsteil des Halbleiter-Wafers W zu bringen ist, der von einem Topring 123 gehalten wird. Das elastische Kissen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen.
Ein Außenumfangsteil der äußeren Membran 160 ist zwischen dem Haltering 61 und der Spannplatte 62 angeordnet, die am unteren Ende des Halterings 61 befestigt ist. Die Unterseite der Spannplatte 62 nahe der Außenumfangskante davon ist durch die äußere Membran 160 bedeckt. Die äußere Membran 160 hat eine Unterseite, die in Kontakt mit der Oberseite des zu polierenden Halbleiter-Wafers W gebracht wird. Die äußere Membran 160 ist aus einem Gummimaterial mit hervorragender Festigkeit und Haltbarkeit, wie beispielsweise aus Ethylen-Propylen-Gummi (EPDM), aus Polyurethan-Gummi oder aus Silikon-Gummi. Der Halbleiter-Wafer W hat eine Ausnehmung, die Nut genannt wird, oder einen flachen Orientierungsteil, der in seiner Außenumfangskante ausgebildet ist, um die Orientierung des Halbleiter-Wafers W zu erkennen (festzulegen). Es ist vorzuziehen, dass die äußere Membran 160 sich von der Spannplatte 62 nach innen über eine solche Nut oder einen flachen Orientierungsteil hinaus erstreckt.
Ein Ringrohr 170, welches als Kontaktglied dient, welches in engen Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht wird, ist in einem Raum angeordnet, der zwischen der Spannplatte 62 und dem Halbleiter-Wafer W definiert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 13 gezeigt ist, ist das Ringrohr 170 so angeordnet, dass es die Öffnung 62a umgibt, die in der Mitte der Spannplatte 62 positioniert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nur der äußere Anzugsabschnitt 65 außerhalb des Ringrohrs 170 vorgesehen, und kein innerer Anzugsabschnitt ist vorgesehen. Das Ringrohr 170 weist eine elastische Membran 171 auf, die in engen Kontakt mit der Oberseite des Halbleiter-Wafers W gebracht wird, und einen Ringrohrhalter 172, um lösbar die elastische Membran 171 zu halten. Das Ringrohr 170 hat eine Druckkammer 72, die durch die elastische Membran 171 und den Ringrohrhalter 172 definiert wird. Der Raum zwischen der Spannplatte 62 und dem Halbleiter-Wafer W wird in eine Vielzahl von Räumen durch das Ringrohr 170 aufgeteilt. Insbesondere wird eine Druckkammer 73 innerhalb des Ringrohrs 170 definiert, d.h. um die Öffnung 62a herum, die in der Mitte der Spannplatte 62 positioniert ist, und eine Druckkammer 74 wird außerhalb des Ringrohrs 170 definiert, d.h. um den Anzugsabschnitt 65 herum. Die elastische Membran 171 des Ringrohrs 170 ist aus einem Gummimaterial mit hoher Festigkeit und hoher Haltbarkeit gemacht, wie beispielsweise aus Ethylen-Propylen-Gummi (EPDM), aus Polyurethan-Gummi oder aus Silikon-Gummi.
Die elastische Membran 171 des Ringrohrs 170 hat ein Loch 171a, welches in seiner Oberfläche ausgeformt ist, die in engen Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W zu bringen ist. Wie in den 14A und 14B gezeigt, kann das Loch 171a eine Form einer Kombination einer Vielzahl von Ellipsen oder Kreisen haben. Wie in 14C gezeigt, kann alternativ das Loch 171a eine Form einer Ellipse mit dreieckigen Ausnehmungen haben. Wie in 14D gezeigt, kann alternativ das Loch 171a eine große elliptische Form haben. Wie in 14E gezeigt, kann alternativ das Loch 171a eine quadratische Form oder Rhombus-Form haben, oder wie in den 14F und 14G gezeigt, kann das Loch 171a ein einfacher Schlitz sein.
Eine Druckkammer 72 im Ringrohr 71 steht in Verbindung mit einem Strömungsmitteldurchlass 85, der ein Rohr, einen Verbinder usw. aufweist. Die Druckkammer 72 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 (siehe 3) durch einen Regler verbunden, der in dem Strömungsmitteldurchlass 85 vorgesehen ist. Die Druckkammer 73 steht in Verbindung mit einem Strömungsmitteldurchlass 86, der ein Rohr, einen Verbinder usw. aufweist. Die Druckkammer 73 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch einen Regler verbunden, der an dem Strömungsmitteldurchlass 86 vorgesehen ist.
Die Druckkammer 71 über der Spannplatte 62 und die Druckkammern 72, 73 und 74 werden mit einem unter Druck gesetzten Strömungsmittel versorgt, wie beispielsweise mit Druckluft, oder der atmosphärische Druck oder ein Vakuum wird in den Druckkammern 71, 72, 73 und 74 durch die Strömungsmitteldurchlässe 81, 85, 86 und 83 erzeugt. Insbesondere die Regler, die in den Strömungsmitteldurchlässen 81, 85, 86 und 83 der Druckkammern 71-74 vorgesehen sind, können die Drücke der unter Druck gesetzten Strömungsmittel regeln, die zu den jeweiligen Druckkammern 71-74 geliefert werden. Somit können die Drücke in den Druckkammern 71-74 unabhängig gesteuert werden, oder der Atmosphärendruck oder ein Vakuum wird in den Druckkammern 71-74 erzeugt. In dieser Weise werden die Drücke in den Druckkammern 71-74 unabhängig durch die Regler variiert und daher kann die Druckkraft zum Drücken des Halbleiter-Wafers W gegen das Po lierkissen 10 bezüglich der lokalen Bereiche des Halbleiter-Wafers W eingestellt werden.
In diesem Fall können das unter Druck gesetzte Strömungsmittel, welches zu den Druckkammern 72-74 geliefert wird, und der atmosphärische Druck unabhängig bezüglich der Temperatur gesteuert werden, um dadurch direkt eine Temperatur eines Werkstückes, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers, von einer Rückseite seiner zu polierenden Oberfläche zu steuern. Insbesondere wenn jede der Druckkammern unabhängig bezüglich der Temperatur gesteuert wird, kann die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion im chemischen Polierprozess des chemisch-mechanischen Polierprozesses gesteuert werden.
Der Betrieb der Poliervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unten beschrieben. Als erstes nimmt der Transferroboter 4a einen Halbleiter-Wafer W aus der Kassette 2a oder 2b und die Umdrehvorrichtung 5 oder 6 dreht den Halbleiter-Wafer W um. Danach überträgt der zweite Transferroboter 4b den Halbleiter-Wafer W auf den Heber bzw. Pusher 14 und ordnet ihn dort an. In diesem Zustand wird der Topringkopf 21 der Topringeinheit 12 in Winkelrichtung bewegt, um den Topring 123 in eine Position über dem Heber 14 zu bringen.
15 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand der Poliervorrichtung zu diesem Zeitpunkt zeigt. In dem in 15 gezeigten Zustand ist die Druckkammer 71 im Topring 123 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 verbunden, sodass ein negativer Druck in der Druckkammer 71 entwickelt wird. Wie in 15 gezeigt, ist die Spannplatte 62 so oberhalb bezüglich des Halterings 43 positioniert und daher kann der Halbleiter-Wafer W in zuverlässiger Weise angezogen werden, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 16 gezeigt, wird als nächstes die Führungsstufe 141 des Hebers 14 nach oben bewegt, um den Haltering 43 auf die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 durch die Verjüngung 146 der Wafer-Führung 142 zu leiten. Die Aufwärtsbewegung der Füh rungsstufe 141 ist beendet, wenn die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 in Kontakt mit der Unterseite des Halterings 43 gebracht wird.
Wie in 17 gezeigt, wird in diesem Zustand die Druckstufe 143 des Pushers bzw. Hebers 14 nach oben bewegt, um die Musterfläche des Halbleiter-Wafers W, der auf der unteren Stufe 145 der Wafer-Führung 142 angeordnet worden ist, zu halten, und um den Halbleiter-Wafer W in engem Kontakt mit der äußeren Membran 160 und mit dem Ringrohr 170 des Toprings 123 zu bringen. Die Strömungsmitteldurchlässe 85, 86 und 83, die jeweils mit der Druckkammer 72 in dem Ringrohr 170 und den Druckkammern 73, 74 in Verbindung stehen, sind auch mit der Druckeinstellvorrichtung 120 verbunden, sodass negative Drücke in den Strömungsmitteldurchlässen 85, 86 und 83 entwickelt werden, um den Halbleiter-Wafer W anzuziehen. Beispielsweise wird ein Druck von – 80kPa in dem Strömungsmitteldurchlass 83 entwickelt und ein Druck von – 20 kPa wird in den Strömungsmitteldurchlässen 85, 86 entwickelt, um den Halbleiter-Wafer W anzuziehen.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wie oben beschrieben, der Halbleiter-Wafer W transportiert, während dessen Außenumfangsteil durch den Haltering 43 geführt wird, da der negative Druck in der Druckkammer 71 im Topring 123 entwickelt wird, um die Spannplatte 62 zuvor oberhalb bezüglich des Halterings 43 zu positionieren. Daher wird der Halbleiter-Wafer W nicht vom Haltering 43 mitgenommen, wenn die Spannplatte 62 nach oben bewegt wird, und daher kann verhindert werden, dass der Halbleiter-Wafer W herunterfällt und beschädigt wird.
Wenn der Anzugsvorgang des Halbleiter-Wafers W vollendet ist, wird der Heber 14 nach unten bewegt und der Topringkopf 21 wird um einen Winkel horizontal zu einer Position über der Polierfläche 10 bewegt, während der Halbleiter-Wafer W angezogen wird. Die Außenumfangskante des Halbleiter-Wafers W wird durch den Haltering 43 gehalten, sodass der Halbleiter-Wafer W nicht vom Topring 123 gelöst wird. Der Topring 123 wird nach unten bewegt, während er gedreht wird, um den Halbleiter-Wafer W gegen die Polier fläche 10 auf dem Poliertisch 11 zu halten. Insbesondere während des Polierprozesses wird der Halbleiter-Wafer W vom Anzugsvorgang freigegeben und wird von der Unterseite des Toprings 123 gehalten. Der Topringluftzylinder 111, der mit der Topringwelle 22 gekoppelt ist, wird betätigt, um den Haltering 43, der an dem unteren Ende des Toprings 123 befestigt ist, gegen die Polierfläche 10 des Poliertisches 11 mit einer vorbestimmten Druckkraft zu drücken. In diesem Zustand wird ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel mit einem vorbestimmten Druck zu den Druckkammern 72, 73 und 74 geliefert, wodurch der Halbleiter-Wafer W gegen die Polierfläche des Poliertisches 11 gedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Polierflüssigkeit von der Polierflüssigkeitslieferdüse 15 geliefert, und der Halbleiter-Wafer W wird in Anwesenheit von Polierflüssigkeit zwischen der zu polierenden Oberfläche (d.h. der Unterseite) des Halbleiter-Wafers W und der Polierfläche 10 poliert. 13 zeigt den Zustand, in dem der Halbleiter-Wafer W poliert wird.
Wie oben beschrieben, werden die Druckkraft, die von dem Topringluftzylinder 111 aufgebracht wird, um den Haltering 43 gegen die Polierfläche 10 zu drücken, und die Druckkräfte, die von der Druckluft aufgebracht werden, die zu den Druckkammern 72-74 geliefert wird, um den Halbleiter-Wafer W gegen die Polierfläche 10 zu drücken, ordnungsgemäß eingestellt, um den Halbleiter-Wafer W zu polieren. Wenn das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zu den Druckkammern 72-74 geliefert wird, wird die Spannplatte 62 einer aufwärts gerichteten Kraft unterworfen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zur Druckkammer 71 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 geliefert, wobei somit verhindert wird, dass die Spannplatte 62 aufgrund der Kraft von der Druckkammer 72 nach oben gehoben wird.
Wenn der Poliervorgang beendet ist, wie in 18 gezeigt, wird die Lieferung von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu den Druckkammern 72- 74 gestoppt und die Drücke in den Druckkammern 72-74 werden zum Atmosphärendruck hin freigegeben. Entsprechend wird die Spannplatte 62 nach unten bewegt, und daher wird das untere Ende des Anzugsabschnittes 65 in Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht. Der Druck in der Druckkammer 71 wird zum atmosphärischen Druck hin freigegeben, oder die Druckkammer 71 wird evakuiert, um einen negativen Druck darin zu entwickeln. Wenn die Druckkammer 71 auf einem hohen Druck gehalten wird, dann wird der Halbleiter-Wafer W nur an einem Teil fest gegen die Polierfläche gedrückt, der in Kontakt mit dem Anzugsabschnitt 65 gebracht wird. Der Halbleiter-Wafer W wird aufgrund des Vakuums wieder an die Unterseite des Anzugsabschnittes 65 gezogen. Wenn der Poliervorgang beendet ist, können der Halbleiter-Wafer W und die Spannplatte 62 gelegentlich voneinander beabstandet gewesen sein. In einem solchen Fall kann der Anzugsabschnitt 65 nicht den Halbleiter-Wafer W anziehen, auch wenn der Anzugsabschnitt 65 versucht, den Halbleiter-Wafer W anzuziehen. In dem Ausführungsbeispiel, wie es oben beschrieben wurde, kann der Halbleiter-Wafer W in zuverlässiger Weise an den Anzugsabschnitt 65 angezogen werden, da die Spannplatte 62 nach unten bewegt wird, wenn der Poliervorgang beendet ist.
Der Topring 123 wird zu einer Überhangposition bewegt, während der Halbleiter-Wafer W an den Topring 123 angezogen wird. Wie in 19 gezeigt, ist die Druckkammer 71 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch den Strömungsmitteldurchlass 81 verbunden, um einen negativen Druck in der Druckkammer 71 im Topring 123 zu entwickeln, wobei somit die Spannplatte 62 oberhalb des Halterings 43 positioniert wird. In diesem Zustand wird der Topring 123 nach oben bewegt und der Topringkopf 21 wird in einem Winkel horizontal bewegt, um den Topring 123 wieder zu einer Position über dem Pusher bzw. Heber 14 zu bringen, wie in 20 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist vorzuziehen, das unter Druck gesetzte Strömungsmittel zur Druckkammer 72 in dem Ringrohr 170 zu liefern, um die Druckkammer 72 unter Druck zu setzen. Auf diese Weise kann der Halbleiter-Wafer W leicht von der anderen Membran 160 und vom Ringrohr 170 freigegeben werden.
Wie in 21 gezeigt, wird dann die Führungsstufe 141 des Hebers 14 nach oben bewegt, um den Haltering 43 auf die obere Stufe 144 der Wafer- Führung 142 durch die Verjüngung 146 der Wafer-Führung 142 zu leiten. Die Aufwärtsbewegung der Führungsstufe 141 wird beendet, wenn die obere Stufe 144 der Wafer-Führung 142 in Kontakt mit der Unterseite des Halterings 43 gebracht wird.
Wie in 22 gezeigt, werden in diesem Zustand die Öffnung 62a, die in der Mitte der Spannplatte 62 positioniert ist, und der Anzugsabschnitt 65 mit der Druckeinstellvorrichtung 120 durch die Strömungsmitteldurchlässe 86 bzw. 83 verbunden, und ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel (beispielsweise eine Mischung aus unter Druck gesetzter Luft oder Stickstoff und reinem Wasser (DI-Wasser = deionisiertes Wasser)) wird nach unten aus der Öffnung 62a und dem Anzugsabschnitt 65 ausgestoßen (Wasserschwall). Die Druckkammer 72 in dem Ringrohr 170 ist mit der Druckeinstellvorrichtung 120 verbunden, und ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel (beispielsweise eine Mischung aus komprimierter Luft oder komprimiertem Stickstoff und reinem Wasser) wird nach unten aus dem Loch 171a (siehe 13) ausgestoßen, welches in der elastischen Membran 171 des Ringrohrs 170 definiert ist (Wasserschwall). Der Halbleiter-Wafer W wird vom Topring 123 durch das Ausstoßen des Strömungsmittels gelöst. Der Halbleiter-Wafer W wird mittig durch die Verjüngung 147 der Wafer-Führung 142 ausgerichtet und wird durch die untere Stufe 145 der Wafer-Führung 142 gehalten. Das Strömungsmittel wird beispielsweise aus der Öffnung 62a mit einem Druck von 0,03 MPa ausgestoßen, aus dem Anzugsabschnitt 65 mit einem Druck von 0,2 MPa und aus dem Loch 171a des Ringrohrs 170 mit einem Druck von 0,05 MPa. Um leicht den engen Kontakt zwischen der elastischen Membran 171 des Ringrohrs 170 und dem Halbleiter-Wafer W zu unterbrechen, ist es vorzuziehen, Strömungsmittel zuerst aus dem Loch 171a des Ringrohrs 170 auszustoßen und dann aus der Öffnung 62a und aus dem Anzugsabschnitt 65.
In dieser Weise wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das unter Druck gesetzte Strömungsmittel aus der Öffnung 62a mit großem Durchmesser ausgestoßen, die mittig in der Spannplatte 62 definiert ist, aus dem Anzugs abschnitt 65 und aus dem Loch 171a, welches in der elastischen Membran 171 des Ringrohrs 170 definiert ist. Daher wird das unter Druck gesetzte Strömungsmittel in den Bereich geliefert, wo die äußere Membran 160 und die elastische Membran 171 des Ringrohrs 170 in engem Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gehalten werden, und daher kann der Halbleiter-Wafer W in zuverlässigerer Weise gelöst werden. In dem Fall, wo das Loch 171a, welches in der elastischen Membran 171 des Ringrohrs 170 definiert ist, eine Form hat, wie sie in den 14C oder 14D gezeigt ist, kann der Halbleiter-Wafer W sanfter gelöst werden, ohne ein Geräusch zum Zeitpunkt des Lösens des Halbleiter-Wafers W zu erzeugen.
Obwohl die Strömungsmitteldurchlässe 80-86 getrennt voneinander vorgesehen sind, können im obigen Ausführungsbeispiel diese Strömungsmitteldurchlässe miteinander kombiniert werden, oder die Druckkammern können beispielsweise miteinander in Verbindung stehen. In dieser Weise kann das Ausführungsbeispiel frei abhängig von der Größe der Druckkraft modifiziert werden, die auf den Halbleiter-Wafer W aufzubringen ist, und abhängig von der Position, wo die Druckkraft auf den Halbleiter-Wafer W aufgebracht wird. Obwohl in dem obigen Ausführungsbeispiel das Ringrohr 170 in direktem Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W gebracht wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Anordnung eingeschränkt. Beispielsweise kann das elastische Kissen zwischen dem Ringrohr 170 und dem Halbleiter-Wafer W angeordnet sein, um das Ringrohr 170 in indirekten Kontakt mit dem Halbleiter-Wafer W zu bringen.
Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen das Polierkissen als die Polierfläche dient, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Struktur eingeschränkt. Beispielsweise kann die Polierfläche durch ein festes Abriebmittel gebildet werden. Das feste Abriebmittel wird zu einer flachen Platte geformt, die abrasive Partikel aufweist, die durch einen Binder fixiert sind. Mit dem festen Abriebmittel zum Polieren wird der Poliervorgang durch abrasive Partikel ausgeführt, die selbst durch das fixierte Abriebmittel erzeugt werden. Das fixierte Abriebmittel weist abrasive Partikel, einen Binder und Poren auf.
Beispielsweise wird Cerdioxid (CeO₂) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,5 μm oder weniger als abrasive Partikel verwendet, und Epoxydharz wird als Binder verwendet. Ein solches festes Abriebmittel bildet eine härtere Polierfläche. Das feste Abriebmittel weist ein festes Abriebmittelkissen mit einer zweilagigen Struktur auf, die durch eine dünne Schicht von festem Abriebmittel und durch ein elastisches Polierkissen gebildet wird, welches an einer Unterseite der dünnen Schicht des festen Abriebmittels angebracht ist. Das oben beschriebene IC-1000 kann für eine andere harte Polierfläche verwendet werden.
Obwohl gewisse bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden sind, sei bemerkt, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung das unter Druck gesetzte Strömungsmittel in den Bereich geliefert, wo die elastische Membran und das zu polierende Werkstück in engem Kontakt miteinander gehalten werden, wenn das unter Druck gesetzte Strömungsmittel aus der Öffnung ausgestoßen wird, die mittig in dem vertikal bewegbaren Glied definiert ist. Daher kann das Werkstück zuverlässig gelöst werden. Weiterhin ist das Loch in der Oberfläche der elastischen Membran ausgeformt, die in Kontakt mit dem Werkstück zu bringen ist, sodass das unter Druck gesetzte Strömungsmittel nicht nur aus der Öffnung ausgestoßen wird, die mittig in dem vertikal bewegbaren Glied definiert ist, sondern auch aus dem obigen Loch, um dadurch das Werkstück in zuverlässigerer Weise freizugeben.
Weiterhin ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das Werkstück in zuverlässiger Weise anzuziehen, weil das Werkstück angezogen wird, nachdem das vertikal bewegbare Glied nach unten bewegt wurde, um das Werkstück in engen Kontakt mit dem Anzugsabschnitt zu bringen, wenn der Polierprozess beendet ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise auf ein Polierverfahren zum Polieren eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Halbleiter-Wafers mit einem auf seiner Oberfläche ausgebildeten Dünnfilm, zu einer flachen spiegelähnlich endbearbeiteten Oberfläche zu polieren.

Claims

Polierverfahren zum Polieren eines Werkstücks (W) durch Pressen des Werkstücks gegen eine Polierfläche unter Verwendung eines Toprings (23, 123) zum Halten des Werkstücks, wobei das Polierverfahren Folgendes vorsieht: Definieren einer Druckkammer (70; 72, 73, 74) im Topring durch Befestigen einer elastischen Membran (60; 160, 171) an einer Unterseite eines vertikal bewegbaren Gliedes (62); Polieren des Werkstücks während ein unter Druck gesetztes Strömungsmittel zur Druckkammer geliefert wird, so dass das Werkstück gegen die Polierfläche durch den Strömungsmitteldruck des Strömungsmittels gedrückt wird; Bewegen des vertikal bewegbaren Gliedes nach unten, wenn der Poliervorgang beendet ist, um das Werkstück in engen Kontakt mit einem Anzugsabschnitt (64, 65) zu bringen, der auf dem vertikal bewegbaren Glied vorgesehen ist; Anziehen des Werkstücks zum Oberring durch Ansaugwirkung eines in dem Anzugsabschnitt definierten Verbindungslochs (64a, 65a); und sodann Freigabe des Werkstücks durch Ausstoßen des unter Druck gesetzten Strömungsmittels aus dem Verbindungsloch (64a, 65a) und danach durch Ausstoßen des unter Druck stehenden Strömungsmittels aus einer mittig in dem vertikal beweglichen Glied definierten Öffnung (62a), und zwar zu einer Region, wo die elastische Membran und das Werkstück in dichtem Kontakt miteinander gehalten werden.
Polierverfahren nach Anspruch 1, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: Stoppen der Lieferung des unter Druck stehenden Strömungsmittels an die Druckkammer nach dem erwähnten Polieren.
Polierverfahren nach Anspruch 2, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: Freigabe des Drucks in der Druckkammer auf atmosphärischen Druck oder Entwickeln eines negativen Drucks in der Druckkammer nach dem erwähnten Stoppen.
Polierverfahren nach Anspruch 1, wobei ferner Folgendes vorgesehen ist: Führen des Werkstücks entlang einer Verjüngung (147) einer Wafer-Führung (142) nach der erwähnten Freigabe derart, dass das Werkstück mittig mit der Wafer-Führung ausgerichtet ist; und Halten des Werkstücks durch die Wafer-Führung.