DE69830374T2

DE69830374T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE69830374T2
Application number: DE69830374T
Authority: DE
Inventors: Erik H. Livermore Engdahl; Jr. Edward T. Gilroy Ferri; Wilbur C. Palo Alto Krusell; Rahul San Jose Jairath; Randall L. Watsonville Green; Anil Santa Clara Pant
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: JP4334642B2; KR100521538B1; DE69830374D1; US20010036792A1; KR19990045177A; EP0916451A2; US6336845B1; US6517418B2; JPH11221755A; EP0916452A2; US20010039168A1; TW406328B; TW407312B; ATE267070T1; KR19990045176A; DE69823957D1; EP0916452A3; EP0916452B1; EP0916451B1; EP0916451A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Planarisierung von Halbleiter-Wafern unter Verwendung einer chemisch-mechanischen Planarisierungs-Technik. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes System und ein Verfahren zum Planarisieren von Halbleiter-Wafern übereinstimmend und effektiv über einen einzelnen, integrierten Verarbeitungs-Pfad.
Die US-A-6050885 offenbart ein Verfahren zum Durchführen einer chemischmechanischen Planarisierung einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern durch Einrichten eines einzelnen Bearbeitungswegs für jeden der Vielzahl der Halbleiter-Wafer, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bereitstellen einer Vielzahl zu planarisierender Halbleiter-Wafer;
Bereitstellen einer Wafer-Poliervorrichtung mit einer Vielzahl von Polierstationen, wobei jede der Vielzahl der Halbleiter-Wafer an sowohl einer ersten als auch einer nächsten Polierstation planarisiert wird;
Polieren jedes Wafers an einer jeweiligen Polierstation für eine eingestellte Zeitperiode und Weiterführen der Wafer zu einer nächsten Polierstation, bis der Halbleiter-Wafer vollständig planarisiert ist, wobei die eingestellte Zeitperiode gleich zu einer vorbestimmten Gesamtpolierzeit ist, erforderlich, um vollständig den Halbleiter-Wafer zu planarisieren, geteilt durch eine gesamte Zahl der Vielzahl der Polierstationen.
Weiterhin offenbart das Dokument eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
Halbleiter-Wafer werden typischerweise mit mehreren Kopien eines erwünschten Designs einer integrierten Schaltung hergestellt, die später getrennt und zu einzelnen Chips hergestellt werden. Eine übliche Technik zum Bilden der Schaltung auf einem Halbleiter-Wafer ist die Fotolithographie. Ein Teil des Fotolithographie-Prozesses erfordert, dass eine spezielle Kamera auf den Wafer fokussiert wird, um ein Bild der Schaltung auf den Wafer zu projizieren. Die Fähigkeit der Kamera, auf der Oberfläche des Wafers zu fokussieren, wird oftmals nachteilig durch eine Inkonsistent oder Ungleichmäßigkeit in der Wafer-Oberfläche beeinflusst. Diese Empfindlichkeit wird noch durch die derzeitige Tendenz zu kleineren, noch höher integrierten Schaltungs-Design-Gestaltungen hin verstärkt. Wafer sind auch üblicherweise in Schichten aufgebaut, wobei ein Teil einer Schaltung auf einem ersten Niveau erzeugt wird und leitende Durchgangslöcher hergestellt werden, um sie mit der Schaltung auf dem nächsten Niveau zu verbinden. Nachdem jede Schicht der Schaltung auf dem Wafer geätzt ist, wird eine Oxidschicht aufgebracht, die ermöglicht, dass die Durchgangslöcher hindurchführen, allerdings den Rest der Schaltung auf dem vorherigen Niveau abdecken. Jede Schicht der Schaltung kann eine Ungleichmäßigkeit erzeugen oder zu dem Wafer hinzufügen, die geglättet werden muss, bevor die Schicht mit der nächsten Schaltung erzeugt wird. Die Herstellung von Wafern ist ein anspruchsvoller Vorgang, der empfindlich für Streuteilchen ist und so typischerweise in einer hochkontrollierten Umgebung eines "Reinraums" durchgeführt wird.
Chemisch-mechanische Planarisierungs-(Chemical Mechanical Planarization – CMP)-Techniken werden verwendet, um den rohen Wafer und jede Schicht aus Material, die danach hinzugefügt wird, zu planarisieren. Verfügbare CMP-Systeme, herkömmlich bezeichnet als Wafer-Poliervorrichtungen, verwenden oftmals einen sich drehenden Wafer-Halter, der den Wafer in Kontakt mit einem Polierkissen, das sich in der Ebene der Oberfläche des Wafers, die planarisiert werden soll, dreht, bringt. Ein Polierfluid, wie beispielsweise ein chemisches Poliermittel, oder eine Schlämme, die mikroabrasive Mittel enthält, wird auf das Polierkissen aufgebracht, um den Wafer zu polieren. Der Wafer-Halter drückt dann den Wafer gegen das sich drehende Polierkissen, und wird gedreht, um zu polieren und zu planarisieren.
Während dieser primäre Wafer-Poliervorgang für die Wafer-Herstellung wichtig ist, ist das primäre Wafer-Polieren alleine nur ein Teil des CMP-Verfahrens, das abgeschlossen werden muss, bevor der Wafer zu einem Reinraum zurückgebracht werden kann. Die Schritte des CMP-Verfahrens, das abgeschlossen werden muss, bevor der Wafer zu dem Reinraum zurückgeführt werden kann, werden ein Reinigen und ein Spülen des Polierfluids und ein Abspülen des Polierfluids von dem Wafer, gefolgt durch ein Trocknen, umfassen. Andere Schritte vor dem Endwaschen, Spülen und Trocknen können ein zusätzliches Polieren umfassen, unter Verwendung von unterschiedlichen und nicht kompatiblen Chemikalien und Schlämmen für das anfängliche Polierverfahren ebenso wie ein zusätzliches Polierverfahren, um feine Kratzer, die durch die verschiedenen Polierschritte hinterlassen werden, zu entfernen. Ein Zwischenspülen zwischen diesen Schritten kann ebenso erforderlich sein. Existierende Vorrichtungen zum Planarisieren von Wafern sind oftmals diskrete Maschinen, die einen großen Umfang an Raum einnehmen und einen manuellen oder halbautomatisierten Transport der Wafer von einer Maschine zu der nächsten erfordern. Irgendeine Verzögerung bei dem Überführen der Wafer von einer Maschine zu einer anderen kann ermöglichen, dass die chemische Schlämme zu trocknen beginnt, was demzufolge große Schwierigkeiten beim Polieren oder Abreiben der Wafer hervorruft. Verzögerungen bei der Überführung der Wafer zwischen Prozessen oder Maschinen können auch die chemische Wirkung der chemischen Schlämme zu lang belassen und nachteilig den Poliervorgang beeinflussen.
Existierende Polierer und Abreiber besitzen unterschiedliche Wafer-Behandlungszeiten. Der Poliervorgang benötigt gewöhnlich eine größere Zeitdauer als der Polier- oder Abreibvorgang. Um die Wafer-Behandlungszeit zu optimieren und die Nutzung der Ausrüstung zu maximieren, werden einige CMP-Verfahrens-Schemata mehrere Wafer-Poliervorrichtungen verwenden, die jeweils nur einen einzelnen Planarisierungsschritt abschließen. Die Wafer von diesen gesonderten Poliervorrichtungen werden dann jeweils an demselben Polierer oder Abreiber behandelt. Ein Problem in Verbindung mit dieser Technik ist dasjenige, dass die Chargen der Wafer an gesonderten Polierstationen behandelt werden und Ungleichmäßigkeiten beim Polieren zwischen den Wafern wahrscheinlich ist. Um diese Ungleichmäßigkeiten zu minimieren, müssen bestehende CMP-Systeme extrem hohe Toleranzen für die Ausrüstung haben und müssen exakt die Bearbeitungs-Bedingungen an jeder Poliervorrichtung reproduzieren. Die unterschiedlichen Wafer-Halter müssen in der Lage sein, die Wafer unter demselben Winkel zu halten und denselben Betrag eines Drucks auf den Wafer aufbringen, wenn der Wafer gegen die Poliervorrichtung gehalten wird. Die Polierer müssen sich unter derselben Geschwindigkeit drehen und müssen dieselbe Konsistenz und Menge eines Poliermittels vorsehen. Ohne sorgfältige Toleranzen kann eine nicht konsistente CMP-Behandlung mit potenziell schädlichen Effekten in Bezug auf den Ertrag oder die Funktionsweise der Halbleiter-Schaltungen, hergestellt aus dem Wafer, auftreten.
Dementsprechend ist ein Bedarf nach einem System und einem Verfahren zum Durchführen eines CMP an einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern in einer effizienten und konsistenten Art und Weise vorhanden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für ein gleichförmiges Planarisieren eines Halbleiter-Wafers, wie es im Anspruch 1 angegeben ist, geschaffen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, wie sie in Anspruch 9 angegeben ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum gleichförmigen Planarisieren und Reinigen der Oberfläche mindestens eines Halbleiter-Wafers über einen einzelnen Bearbeitungsweg offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Bereitstellens eines Halbleiter-Wafers und eines Halbleiter-Wafer-Poliersystems, Befestigen des Halbleiter-Wafers in dem Halbleiter-Wafer-Poliersystem und Transportieren des Halbleiter-Wafers zu einer Wafer-Beladestation. Der Wafer wird von der Wafer-Beladestation zu einer ersten, primären Polierstation transportiert und ein erster Poliervorgang, um teilweise den Halbleiter-Wafer zu planarisieren, wird durchgeführt. Der Wafer wird zu einer zweiten Polierstation transportiert und ein zweiter Poliervorgang schließt eine Planarisierung des Halbleiter-Wafers ab. Diese Schritte werden für alle Wafer, die behandelt werden, wiederholt. In einer alternativen Ausführungsform kann jede Polierstation ein unterschiedliches, chemisches Poliermittel und ein unterschiedliches Verfahren verwenden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen einer chemisch-mechanischen Planarisierung einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern durch Einrichten eines einzelnen Bearbeitungswegs für jeden der Vielzahl von Halbleiter-Wafern geschaffen, das einen ersten Wafer-Fördermechanismus zum Befördern eines Halbleiter-Wafers von einer Beladestation zu einer Überführungsstation umfasst. Ein zweiter Wafer-Fördermechanismus ist angrenzend an die Überführungsstation positioniert und ist so ausgelegt, um den Halbleiter-Wafer von der Überführungsstation zu einer Halbleiter-Wafer-Beladevorrichtung zu bewegen. Die Wafer-Beladevorrichtung belädt individuelle Wafer auf eine Wafer-Fördereinrichtung. Die Wafer-Fördereinrichtung besitzt eine Anzahl von Wafer-Aufnahmebereichen und ist drehbar, um einen Halbleiter-Wafer in jeder der Vielzahl der Wafer-Aufnahmebereiche aufzunehmen. Die Wafer-Fördereinrichtung ist in einer Art und Weise angeordnet, um eine kontinuierliche Bewegung in einer geschlossenen Schleife der Wafer entlang eines vorbestimmten Bearbeitungswegs zu ermöglichen, und ist so optimiert, um irgendein Erfordernis einer Rückführung entlang des Prozesswegs zu vermeiden. Eine erste, primäre Polierstation, positioniert entlang des Prozesswegs, planarisiert einen Halbleiter-Wafer über eine vorbestimmte Zeit, um einen teilweise planarisierten Halbleiter-Wafer herzustellen. Eine zweite, primäre Polierstation, positioniert entlang des Prozesswegs, schließt die Planarisierung des teilweise planarisierten Halbleiters ab. Ein Ausbesserungs-Polierer poliert den planarisierten Wafer, um irgendwelche Spurenkratzer, die durch die erste und die zweite, primäre Polierstation belassen sind, zu entfernen. Vorzugsweise werden die Wafer auch in einer Wafer-Förderbeladeeinrichtung gespült und in einer Wafer-Abreibvorrichtung abgerieben und getrocknet, um vollständig Schlämme und Teilchen zu entfernen. Jeder der Halbleiter-Wafer läuft entlang eines einzelnen Bearbeitungswegs.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Halbleiter-Wafer-Überführungsmechanismus zum Transportieren eines Halbleiter-Wafers zwischen einer Wafer-Fördereinrichtung und einem Wafer-Bearbeitungspunkt offenbart. Der Überführungsmechanismus umfasst eine drehbare, axial bewegbare Spindel. Ein Hebelarm ist an der Spindel befestigt, der ein Ende mit einem bewegbaren Gestell verbunden besitzt und ein Ende mit einem Feineinstellungs-Spindelantrieb, befestigt an dem bewegbaren Gestell, verbunden besitzt. Ein Spindelantrieb für eine grobe Einstellung ist an einem befestigten Rahmen verbunden und ist mit dem bewegbaren Rahmen so verbunden, dass der Spindelantrieb für die grobe Einstellung den bewegbaren Rahmen relativ zu dem fixierten Rahmen in einer axialen Richtung der Spindel bewegen kann. Der Halbleiter-Wafer-Überführungsmechanismus arbeitet vorzugsweise mit lösbaren Wafer-Trägerköpfen und einer drehbaren Wafer-Fördereinrichtung zusammen, um Wafer zwischen der Wafer-Fördereinrichtung und einer Polierstation oder einer Wafer-Fördereinrichtungs-Ladeeinrichtung zu bewegen. Die Spindelantriebe für die grobe und feine Einstellung führen zu einem zusätzlichen Grad einer Kontrolle über den Druck auf einen Wafer, der gegen ein Polierkissen an einer Polierstation gehalten ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Poliersystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine linksseitige Aufrissansicht des Wafer-Poliersystems der 1.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Wafer-Bearbeitungs-Durchlaufwegs in dem Wafer-Poliersystems der 1 und 2.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Index Tabelle zur Verwendung in dem System der 1 und 2.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform einer Index-Tabelle zur Verwendung in dem System der 1 und 2.
6 zeigt eine perspektivische Bodenansicht einer Wafer-Kopf-Anordnung.
7 zeigt eine perspektivische Draufsicht der Wafer-Kopf-Anordnung der 6.
8 zeigt eine Draufsicht einer Kopf-Halteanordnung und einer Kopf-Anordnung, verwendet in dem Wafer-Poliersystem der 1.
9 zeigt eine Querschnittsansicht der Kopf-Rückhalteanordnung und eines Kopf-Adapters der 6, vorgenommen entlang einer Linie 9-9 der 8.
10 zeigt eine Teildraufsicht der Kopf-Rückhalteeinrichtungs-Betätigungskolben, positioniert angrenzend an einen Kopf-Rückhaltemechanismus auf einem Indextisch der 4.
11 zeigt eine Oberseitendraufsicht eines zweiten, bevorzugten Kopf-Rückhaltemechanismus zur Verwendung in Verbindung mit dem System der 1.
12 zeigt eine obere Draufsicht eines zweiten, bevorzugten Werkzeug-Adapter-Verbinders zur Verwendung in Verbindung mit dem Kopf-Rückhaltemechanismus der 11.
13 zeigt eine Querschnittsansicht einer Kopf-Anordnung, befestigt in dem Kopf-Rückhaltemechanismus der 11.
14 zeigt eine Seitenaufrissansicht einer bevorzugten Kopf-Beladeeinrichtungs-Anordnung zur Verwendung in dem Wafer-Poliersystem der 1.
15 zeigt eine rückseitige, perspektivische Ansicht einer bevorzugten Spindel-Antriebsanordnung zur Verwendung in Verbindung mit dem Wafer-Poliersystem der 1.
16 zeigt eine Seitenaufrissansicht der Spindel-Antriebsanordnung der 15.
17 zeigt eine Querschnittsansicht der Spindel-Antriebsanordnung, vorgenommen entlang einer Linie 17-17 der 16.
18 zeigt eine schematische Ansicht eines elektrischen und pneumatischen Steuerkreises einer bevorzugten Spindel-Antriebsanordnung.
19 zeigt eine Aufrissansicht einer bevorzugten Kopfbeladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung zur Verwendung in dem System der 1.
20 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer bevorzugten primären Waferpoliervorrichtung zur Verwendung in dem Waferpoliersystem der 1 und 2.
21 zeigt eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie 21-21 der 20.
22 zeigt eine perspektivische Teilansicht der primären Wafer-Poliervorrichtung der 20.
23 zeigt eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie 23-23 der 20.
24 zeigt eine schematische Ansicht eines bevorzugten elektrischen und pneumatischen Steuerkreises für die primäre Poliervorrichtung der 20.
25 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ablenkrolle zur Verwendung in Verbindung mit der primären Poliervorrichtung der 20.
26 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Auflageplattenanordnung zur Verwendung in Verbindung mit der primären Poliervorrichtung der 20.
27 zeigt eine Explosionsansicht der Auflageplattenanordnung der 26.
28 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Auflageplatten-Einstellungs-Hebeeinrichtung, verwendet in der primären Poliervorrichtung der 20.
29 zeigt eine Oberseitendraufsicht einer bevorzugten Nachbesserungs-Poliereinrichtung zur Verwendung in dem Wafer-Poliersystem der 1.
30 zeigt eine Draufsicht einer bevorzugten Nachbesserungs-Poliereinrichtung der 29.
31 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerkreises und von Kommunikationswegen, verwendet in dem Wafer-Poliersystem der 1 und 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Wafer-Poliersystems 10 ist in den 1-3 dargestellt. Das System 10 besitzt eine vordere Endrahmen-Anordnung 12 und eine hintere Endrahmen-Anordnung 14, verbunden mit der vorderen Endrahmen-Anordnung 12. Das System 10, das typischerweise in einer Halbleiter-Wafer-Herstellungseinrichtung verwendet wird, nimmt Halbleiter-Wafer von mindestens einem Wafer-Halter auf, wie bei spielsweise einer Kassette 16 oder einem Kassettenhalter, wie beispielsweise einer Ergo Beladeeinrichtung, erhältlich von Hine Design, Inc., positioniert an dem Ende der vorderen Endrahmen-Anordnung 12. Wie in größerem Detail nachfolgend erläutert werden wird, werden die Halbleiter-Wafer von der Kassette 16, vollständig bearbeitet, aufgenommen und zu den Kassetten 16 zurückgeführt, und zwar zu derselben oder einer vorbestimmten, unterschiedlichen Stelle, in einem reinen, trockenen und gleichförmig planarisierten Zustand durch das System 10.
Die vordere Endrahmen-Anordnung 12 ist so dimensioniert, um die Wafer-Kassette 16 einer erwünschten Größe aufzunehmen. Jede Kassette 16 enthält mehrere Wafer. Die Kassetten 16 können manuell an einer Eingabe/Ausgabe-Warteschlange, oder automatisch, unter Verwendung eines Standard-Modul-Schnittstellen-(Standard Modul Interface – SMIF)-Trägers 18, beladen werden. Irgendeine Anzahl von Kassetten 16 kann in Verbindung mit dem bevorzugten Wafer-Poliersystem verwendet werden und die Kassetten können aus Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen, einem Teflon-Material, oder irgendeinem anderen Material, das dazu geeignet ist, die Wafer zu halten, aufgebaut sein. Ein Trocken-Umgebungs-Roboter 20 ist innerhalb der vorderen Endanordnung 12, benachbart zu den Kassetten 16, positioniert. Der Trocken-Roboter 20 ist vorzugsweise so ausgelegt, um Wafer von der Kassette 16 aufzunehmen und Wafer zu dieser zurückzuführen. Ein geeigneter Roboter 20 zur Verwendung in der vorderen Endanordnung 12 ist ein Modell No. 04300-038, hergestellt durch Hine Design, Inc.. Eine Wafer-Überführungsstation 22, positioniert innerhalb der vorderen Endanordnung 12 zwischen dem Trocken-Roboter 20 und der hinteren Endanordnung 14, nimmt Wafer von dem Trocken-Roboter während der Bearbeitung auf. Die Überführungsstation 22 umfasst vorzugsweise eine einen Wafer aufnehmende Plattform, die zum Aufnehmen eines Halbleiter-Wafers von dem Trocken-Roboter 20 geeignet ist. Die Überführungsstation 22 richtet den Wafer zuvor aus und ist so aufgebaut, um einen Zugang zu einem Nass-Umgebungs-Roboter 24, angeordnet an der hinteren Endanordnung 14, zu ermöglichen. Geeignete Überführungsstationen sind von Hine Design, Inc., erhältlich.
Die vordere Endanordnung 12 enthält auch eine Anzeige 26, die die Grafik-Benutzer-Schnittstelle (Graphik User Interface – GUI) 28 zum Betreiben des gesamten Wafer-Poliersystems 10 darstellt. Die GUI ist vorzugsweise benachbart zu den Kassetten 16 an dem Bereich der vorderen Endanordnung, in den Reinraum vorstehend, angeord net. Die GUI 28 ermöglicht vorzugsweise Benutzern, mit dem System 10 zusammenzuarbeiten, um Behandlungs-Parameter zu variieren und den Fortschritt zu überwachen. Die Anzeige 26 kann eine standardmäßige Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige oder eine andere, geeignete, sichtbare Anzeigevorrichtung sein.
Ein Filter 30, vorzugsweise ein hocheffizienter Teilchendämpfungs-Einrichtungs-(High Efficiency Particulate Attenuator – HEPA)-Filter, ist an der vorderen Endanordnung 12 montiert, um zu verhindern, dass Teilchen den Wafer kontaminieren. Auch ist eine Abreibanordnung 32 in der vorderen Endanordnung 12 mit einem Ende angrenzend an die hintere Endanordnung 14 und dem anderen Ende angrenzend an den Trocken-Roboter 20 positioniert. Die Abreibeinrichtung reinigt mechanisch und chemisch Wafer, die in der hinteren Endanordnung behandelt worden sind, und spült und trocknet dann die Wafer, bevor der Trocken-Roboter sie zu den Kassetten 16 zurückführt. Wafer, die von der hinteren Endanordnung austreten, erfordern oftmals ein mechanisches Abreiben, um vollständig die Teilchen der chemischen Schlämme, die von dem Polier- oder Glättungs-Prozess verbleibt, der in der hinteren Endanordnung 14 auftritt, gründlich zu entfernen. Eine geeignete Abreibeinrichtung ist die doppelseitige Abreibeinrichtung (DSS^®), hergestellt von On Trak Systems, Inc.. Ein Vorteil des derzeit bevorzugten Verfahrens und des Systems ist die Behandlung "Trocken eingebracht – Trocken herausgebracht") der Wafer, wobei Wafer in das System in einem trockenen, teilchenfreien Zustand platziert und davon entnommen werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden die Halbleiter-Wafer von der vorderen Endanordnung 12 zu der hinteren Endanordnung 14 über einen Nass-Roboter 24 überführt. Der Ausdruck "Nass" bezieht sich auf die nasse Umgebung, in der der Roboter arbeitet. Diese Nass-Umgebung wird durch das Vorhandensein von Chemikalien, Feuchtigkeit und Luftfeuchtigkeit, verwendet und erzeugt während des Polierens und der Glättung der Wafer in der hinteren Endanordnung 14, erzeugt. Obwohl ein einzelner Roboter verwendet werden könnte, um die Wafer-Überführung zwischen den Kassetten 16 und den Bearbeitungsstationen in dem System 10 zu handhaben, sind zwei Roboter 20, 24 bevorzugt, um eine Isolation der chemischen Schlämme und der Teilchen von den Kassetten und irgendwelcher behandelten Wafern zu verbessern. Ein geeigneter Nass-Roboter 24 ist ein Modell No. 04300-25, hergestellt von Hine Design, Inc..
In der hinteren Endanordnung 14 arbeitet der Nass-Roboter 24 mit einer Kopf-Beladeeinrichtung 34 zusammen, wie dies am besten in 3 zu sehen ist. Die Kopf-Beladeeinrichtung 34 ist dazu geeignet, Halbleiter-Wafer auf eine Wafer-Fördereinrichtung, vorzugsweise ein drehbarer Index-Tisch 36, wie dies in 4 dargestellt ist, zu beladen und davon zu entladen. Der Index-Tisch 36 hält lösbar mehrere Wafer, wobei jeder Wafer getrennt von den anderen gehalten wird. Der Index-Tisch 36 läuft in einer Richtung, um jeden Wafer durch den kompletten Kreis der Bearbeitungsstationen zu tragen, bevor zu der Kopf-Beladeeinrichtung 34 zurückgekehrt wird, wo der vollständig polierte Halbleiter-Wafer entladen wird und zurück zu den Kassetten 16 über die vordere Endanordnung 12 überführt wird. In der ersten und der zweite Bearbeitungsstation entlang des Wegs des Index-Tisches 36 in der hinteren Endanordnung 14 sind primäre Wafer-Poliervorrichtungen 38, vorzugsweise lineare Wafer-Poliereinrichtungen, vorhanden, geeignet für eine chemisch-mechanische Planarisierung (CMP). Obwohl lineare Poliereinrichtungen bevorzugt sind, können andere Typen von Poliervorrichtungen, wie beispielsweise sich drehende Poliervorrichtungen, leicht in dem modularen Design des Wafer-Poliersystems 10 ausgeführt werden. Für Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich primäre Wafer-Poliervorrichtungen auf Poliereinrichtungen, die so aufgebaut sind, um Material von einem Wafer unter einer Rate von mindestens 1000 Ångström pro Minute (Å/min) zu entfernen.
Nachdem der Index-Tisch ein Wafer zu jeder der primären Wafer-Poliervorrichtungen transportiert, transportiert der Index-Tisch 36 den Wafer zu der dritten Bearbeitungsstation, vorzugsweise eine Nachbesserungs-Poliervorrichtung 40, wie beispielsweise ein Drehpuffer. Eine geeignete Nachbesserungs-Poliervorrichtung 40 ist eine orbitale Poliereinrichtung, die von Guard, Inc., erhältlich ist. Irgendeine Anzahl von sich drehenden oder linearen Nachbesserungs-Poliervorrichtungen kann verwendet werden. Zu Zwecken dieser Offenbarung bezieht sich der Ausdruck Nachbesserungs-Poliervorrichtung auf eine Wafer-Poliervorrichtung, die restliche Kratzer, die auf der Oberfläche des Wafers von den primären Polierschritten verbleiben, unter einer Rate geringer als 1000 Å/min, und noch bevorzugter unter einer Rate zwischen 50 – 500 Å/min, entfernt. Die vorstehende, allgemeine Beschreibung der Bauteile in der hinteren Endanordnung 14 werden in größerem Detail nachfolgend angegeben. Der Ausdruck Bearbeitungsstation, wie er nachfolgend verwendet wird, ist dazu vorgesehen, sich allgemein auf irgendeine Kopf-Beladeeinrichtung 34, auf primäre Poliervorrichtungen 48 und auf eine Nachbesserungs-Poliervorrichtung 40 zu beziehen.
WAFER-FÖRDEREINRICHTUNG
4 stellt am besten eine erste, bevorzugte Ausführungsform eines Index-Tischs 36 dar, der in der hinteren Endrahmen-Anordnung 14 über allen der primären und der Nachbesserungs-Poliervorrichtungen 38, 40 montiert ist. Wie vorstehend angegeben ist, arbeitet der Index-Tisch 36 so, um Halbleiter-Wafer zu jeder Bearbeitungsstation so zu befördern, dass alle Halbleiter-Wafer durch dieselben Verarbeitungsschritte auf denselben Bearbeitungsstationen gehen. Der Index-Tisch 36 besitzt vorzugsweise eine Vielzahl von Kopf-Aufnahmebereichen 42, die gleichmäßig um den Index-Tisch herum beabstandet sind. Der Index-Tisch 36 besitzt eine zentrale Nabe 44, die sich mit einer Drehwelle 46 (2) über eine mittels Motor angetriebene Indexiereinrichtung 45, befestigt oberhalb oder unterhalb des Index-Tischs 36, verbindet. Der Index-Tisch 36 ist vorzugsweise unterhalb der mittels Motor angetriebenen Indexiereinrichtung 45 befestigt. Dieser Aufbau des Index-Tisches 36 und der Indexiereinrichtung 45 ermöglicht eine kompaktere Gruppierung von Bearbeitungsstationen unterhalb des Index-Tisches. Dieser Aufbau verhindert auch, dass potenzielle Kontaminierungen von dem Index-Tisch in die Indexiereinrichtung oder die Lageranordnung herunterfallen. Der Index-Tisch 36 ist in präzisen Erhöhungs-Schritten in einer Richtung über kontinuierliche Drehungen von 360° durch einen Motor, verbunden mit der mittels Motor angetriebenen Indexiereinrichtung 45, drehbar. Der Motor 47, verbunden mit der Indexiereinrichtung 45, treibt die Indexiereinrichtung über Drehungen von 90° in der Ausführungsform, die dargestellt ist, an. In anderen Ausführungsformen können kleinere oder größere Dreherhöhungen unter Verwendung einer geeignet ausgewählten Indexiereinrichtung ausgeführt werden. Zum Beispiel sind, falls mehr als vier Wafer-Aufnahmebereiche, und demzufolge mehr als vier Wafer, auf dem Index-Tisch 36 positioniert sind, die Dreherhöhung proportional so ausgelegt werden kann, um eine präzise Platzierung jedes Wafers über eine Bearbeitungsstation, positioniert unterhalb des Index-Tisches, sicherzustellen. Der Index-Tisch 36 läuft am bevorzugtesten in einer Richtung und nimmt keine Umkehrung der Richtung während des Wafer-Poliervorgangs vor.
Ein sich drehendes Rückführungssystem 49 überwacht die Position des Index-Tisches 36. Das sich drehende Rückführungssystem besteht aus einem Drehcodierer 51, verbunden mit der Drehwelle 46 durch ein Codierer-Antriebskettenrad 53 und eine Codie rer-Antriebskette 55. Signale von dem Drehcodierer 51 werden zu einer Transport-Modul-Steuereinheit 316 (siehe 31) transportiert, die das Fortschreiten der Wafer überwacht und die mittels Motor 47 angetriebene Indexiereinrichtung 45 steuert. Mit Kunststoff beschichtetes Aluminium oder rostfreier Stahl sind geeignete Materialien für den Index-Tisch. Eine mittels Motor angetriebene Indexiereinrichtung, wie beispielsweise die Camco 902RDM4H32-330, kann verwendet werden, um akkurat den Index-Tisch zu drehen.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform kann die Wafer-Fördereinrichtung ein Index-Tisch 436 sein, aufgebaut so, um ein leichteres Gewicht zu haben, wie dies in 5 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform verwendet der Index-Tisch 436 einen Rahmen, der aus Tragearmen 448 aufgebaut ist, die sich von der zentralen Nabe 444 erstrecken, im Gegensatz zu einem festen Material. Die den Wafer aufnehmenden Bereiche 442 sind an den Enden der Tragearme 448 positioniert. Umfangsmäßig beabstandete Träger 450 tragen zu der Festigkeit und der Steifigkeit des Index-Tisches 436 bei. Wie für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich werden wird, können andere Anordnungen eines Index-Tisches ausgeführt werden.
KOPF-ANORDNUNG UND KOPF-RÜCKHALTEANORDNUNG
Die Halbleiter-Wafer werden, wenn sie entlang des Verarbeitungswegs, definiert durch die Index-Platte, fortschreiten, jeweils durch eine unterschiedliche Kopf-Anordnung 52 gehalten. Jede Kopf-Anordnung 52 hält, wie in den 6 und 7 dargestellt ist, einen Wafer. 6 stellt die Wafer-Aufnahmeplatte 54 der Kopf-Anordnung 52 dar. Wenn ein Wafer gehalten wird, hält die Kopf-Anordnung 52 den Wafer gegen die den Wafer aufnehmende Platte 54 innerhalb der Grenze, die durch den Rückhaltering 56 definiert ist, der die Ebene der den Wafer aufnehmenden Platte 54 umgibt und sich darüber hinaus erstreckt. Eine Vielzahl von Perforationen, oder Fluidkanälen 58, ist um die Wafer-Aufnahmeplatte 54 herum verteilt. Diese Fluidkanäle 58 unterstützen die Kopf-Anordnung 52 dabei, den Wafer entweder über eine Oberflächenspannung oder ein Teilvakuum, erzeugt zwischen dem Wafer und der Aufnahmeplatte 54, zu halten. Ein äußerer Ring 60 und ein Kopf-Adapter 66 halten den unteren Bereich der Kopf-Anordnung 52 zusammen. Wie in 7 dargestellt ist, sind Schlitze 64 und konzentrische, vorstehende Ringe 62 an dem Kopf-Adapter 66 positioniert.
Die Schlitze 64 und die Ringe 52 ermöglichen, dass der Kopf-Adapter 66 entfernbar an einem Werkzeug-Austausch-Adapter 80 verbunden ist. Die Zwischenverbindung des Kopf-Anordnungs-Adapters und des Werkzeug-Austauschs-Adapters ist am besten in den 8 und 9 dargestellt. Der Kopf-Adapter 66 ist so ausgelegt, um den Kopf zu verbinden. Der Werkzeug-Austausch-Adapter 80 ist vorzugsweise so ausgelegt, um zu dem Kopf-Adapter 66 an einer Seite zu passen, und die positive Hälfte eines standardmäßigen, zweiteiligen Werkzeug-Austausches an der anderen Seite anzupassen. Eine geeignete, zweiteilige Werkzeug-Austauscheinrichtung ist von Robotic Accessories, Tipp City, Ohio, erhältlich. Ein Vorteil der vorliegenden Kopf-Anordnung 52 ist derjenige, dass irgendeine Anzahl von herkömmlich verfügbaren Wafer-Halteköpfen und Werkzeug-Austauschern verwendet werden kann, in dem eine geeignete Kopf-Adapterplatte oder ein Werkzeug-Austausch-Adapter 80 verwendet werden.
Wie die 4, 8 und 9 zeigen, verbindet sich der Werkzeug-Austausch-Adapter 80 auch lösbar mit der Kopf-Rückhalteanordnung 68, befestigt an jedem Kopf-Aufnahmebereich 42 an dem Index-Tisch 36, und verbindet demzufolge die Kopf-Anordnung 52 mit dem Index-Tisch 36. Die Kopf-Rückhalteanordnung 68 besteht aus einer ringförmigen Wand 70, befestigt mit Schrauben 72 an dem Index-Tisch 36. Obwohl 4 nur eine Kopf-Rückhalteeinrichtung zu Darstellungszwecken darstellt, ist eine Kopf-Rückhalteanordnung 68 vorzugsweise an jedem Wafer-Aufnahmebereich 42 an dem Index-Tisch 36 montiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein geschlitzter Ring 74 fest in der ringförmigen Wand 70 positioniert, wobei der Ring 74 aus einem Metallmaterial hergestellt ist und die Wand 70 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, um das Gewicht zu verringern. Die ringförmige Wand 70 ist mit zwei Vorsprüngen 76 verbunden, die sich von der ringförmigen Wand 70 aus erstrecken. Die Vorsprünge 76 sind bewegbar, um die Wand 70 und den befestigten Ring 74 zu drehen. Die Drehung zieht Kugellager 78, die den Werkzeug-Austausch-Adapterbereich 80 der Kopf-Anordnung halten, zurück. Schlitze in dem geschlitzten Ring 74 nehmen die Kugellager 78 auf und ermöglichen, dass die Spindel-Antriebsanordnung 108 (16) in die Kopf-Anordnung auslaufseitig der Bearbeitungsstation eingreifen und diese bewegen. Wenn der Wafer an dem Index-Tisch von der Bearbeitungsstation aufgenommen ist, wird die Kopf-Anordnung 52 erneut mit der Kopf-Rückhalteanordnung 68 verbunden. Dies wird wiederum dadurch vorgenommen, dass auf die Vorsprünge 76 gedrückt wird, um die ringförmige Wand 70 und den geschlitzten Ring 74 zu drehen und die Kugellager in Kontakt mit der ringförmigen Nut 79 um den Werkzeug-Austausch-Adapterbereich 80 der Kopf-Anordnung 52 herum zu bringen.
Die Kopf-Rückhalteanordnung 68 dient auch für eine DI-Wasserspülung des Wafers und der Kopf-Anordnung während einer Drehung des Wafers auf dem Index-Tisch. Eine DI-Wasseröffnung 69 auf der Außenseite der Kopf-Rückhalteanordnung nimmt DI-Wasser von einer Rohrleitung (nicht dargestellt) auf dem Index-Tisch 36 auf. Wie 9 zeigt, verbindet sich die DI-Öffnung 69 mit einem umfangsmäßigen Kanal 71, um DI-Wasser zu der Kopf-Anordnung zuzuführen. Ein Kanal 73 in der Kopf-Rückhalteanordnung öffnet sich an einem Spülspalt 75 zwischen der Kopf-Anordnung 52 und der Kopf-Rückhalteanordnung 68. DI-Wasser, oder ein anderes, erwünschtes Reinigungsmittel, kann in die DI-Öffnung 69 zugeführt werden und fließt auf den Wafer und die Kopf-Anordnung 52 heraus, um übrig gebliebene Reinigungsmittel zu entfernen. Der Reinigungs-Vorgang kann auftreten, während die Wafer-Zwischen-Bearbeitungsstationen laufen, und erleichtert demzufolge die Verwendung von chemisch nicht kompatiblen Poliermitteln an unterschiedlichen Bearbeitungsstationen.
Wie in 10 dargestellt ist, arbeitet ein Paar Kopf-Rückhalte-Betätigungskolben 59 mit den Vorsprüngen 76 an der Kopf-Rückhalteanordnung 68 zusammen, um die Kopf-Anordnung an der Kopf-Rückhalteanordnung zu verriegeln oder zu entriegeln. Ein Paar Kopf-Rückhalte-Betätigungskolben 59 ist an dem Rahmen der hinteren Endanordnung benachbart zu jeder Bearbeitungsstation in dem System 10 angeordnet. Die Kolben sind durch Träger 61 an dem Rahmen befestigt und laufen nicht auf dem Index-Tisch. Die Kolben sind so befestigt, um sich zu jedem Kopf-Rückhaltemechanismus auszurichten, wenn die stufenweise zunehmende Drehbewegung des Index-Tischs jeden Wafer, der momentan in dem Index-Tisch befestigt ist, zu der nächsten, jeweiligen Bearbeitungsstation bringt. Die Kolben 59 besitzen jeweils einen Kontaktkopf 63 an dem Ende einer Welle 65, ausgelegt so, um gegen einen Vorsprung 76 zu drücken, und dadurch die Kopf-Anordnung an dem Index-Tisch 36 zu verriegeln oder von diesem zu entriegeln. Irgendeine Anzahl von herkömmlich verfügbaren, pneumatischen oder hydraulischen Kolben kann verwendet werden. Die Kolben 59 werden vorzugsweise durch die Transport Modul-Steuereinheit 316 (31) gesteuert, um die Kopf-Anordnung 52 im Zusammenwirken mit der Spindel-Antriebsanordnung 108, 109 (siehe 15-19) zu verriegeln oder zu entriegeln.
Die 11-13 stellen eine zweite, bevorzugte Ausführungsform einer Kopf-Rückhalteanordnung 468 dar. In dieser Ausführungsform sind gesonderte Kopf- Rückhalte-Betätigungskolben nicht notwendig. Wie in 11 dargestellt ist, umfasst die Kopf-Rückhalteanordnung 468 einen Kopf-Anordnung-Verbindungsring 469, der sich an der ringförmigen Wand 470 an jedem Kopf-Aufnahmebereich des Index-Tisches verbindet. Der Ring 469 besitzt einen inneren Flansch 471 mit einer Mehrzahl von Werkzeug-Austausch-Adapter-Durchgangsschlitzen 472, angeordnet in einem asymmetrischen Muster um den inneren Flansch 471 herum. Die Durchgangsschlitze 472 sind so ausgelegt, um Stifte 474, die sich radial von dem äußeren Umfang eines Werkzeug-Austausch-Adapters 480, befestigt an der Kopf-Anordnung, erstrecken, aufzunehmen. Jeder Durchgangsschlitz 472 ist einen vorbestimmten, umfangsmäßigen Abstand von einer Stift-Rückhaltebucht 473 beabstandet. Jede Stift-Rückhaltebucht ist durch einen verzahnten Bereich an dem inneren Flansch 471 definiert.
Wie in größerem Detail nachfolgend erläutert ist, verriegelt die Spindel-Antriebsanordnung an jeder Bearbeitungsstation die Kopf-Anordnung in dem Kopf-Rückhaltemechanismus der 11-13, indem die Stifte 474 an dem Werkzeug-Austausch-Adapter zu den Durchgangsschlitzen 472 ausgerichtet werden, die Kopf-Anordnung angehoben wird, bis die Stifte 474 durch die Durchgangsschlitze 472 hindurchführen, und dann Drehen und Herablassen der Kopf-Anordnung, bis die Stifte in den Stift-Rückhaltebuchten 473 zur Anlage kommen. Das asymmetrische Muster der Schlitze und der entsprechenden Stifte dient für eine polarisierte Passung, um sicherzustellen, dass jede Kopf-Anordnung auf den Index-Tischen in derselben Orientierung für jede Überführung der Kopf-Anordnung zwischen dem Index-Tisch und einer Bearbeitungsstation angeordnet ist. Die Kopf-Rückhalteanordnung, dargestellt in den 11-13, ist dahingehend vorteilhaft, dass keine gesonderten Kolben erforderlich sind, um die Kopf-Rückhalteanordnung zu verriegeln oder zu entriegeln. Anstelle davon führen die Spindel-Antriebsanordnungen die notwendigen Schritte einer Ausrichtung und Verriegelung der Kopf-Anordnung an dem Index-Tisch durch.
KOPF-BELADEEINRICHTUNG
14 stellt die Kopf-Beladeeinrichtung 34 dar, die mit der Kopf-Anordnung 52 und dem Index-Tisch 36 während eines Belade/Entlade-Vorgangs zusammen arbeitet. Zur Vereinfachung stellt 14 nicht die gesamte Kopf-Anordnung 52 oder die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 (19), verbunden mit der Kopf-Anordnung 52, dar. Die Kopf-Beladeeinrichtung 34 ist so ausgelegt, um einen zuvor aus gerichteten Wafer auf die Kopf-Anordnung vor einem Polieren zu legen und einen Wafer zu entfernen, nachdem er poliert und nachpoliert worden ist. Zusätzlich arbeitet die Beladeeinrichtung als eine Spülstation, um überschüssige Schlämme von der Kopf-Anordnung und dem Wafer mit deionisiertem ("DI") Wasser, wenn der Wafer entladen wird, zu spülen. Andere Reinigungschemikalien, getrennt zu oder in Kombination mit DI-Wasser, können durch Düsen in der Kopf-Beladeeinrichtung 34 aufgebracht werden. Die Kopf-Beladeeinrichtung besteht aus einem vertikal bewegbaren Spülbehälterrohr 90, das eine Wafer-Überführungs-Anordnung 92 umgibt. Die Überführungs-Anordnung 92 umfasst einen zylindrischen Trägerring 94, koaxial ausgerichtet zu einem Ausrichtungsring 96. Eine Zylinderwelle 102, angetrieben durch einen pneumatischen Zylinder 98, befestigt an dem Rahmen 99, verbindet sich mit dem Rohr 90. Der Zylinder 98 hebt das Rohr an und senkt es ab. Vorzugsweise kann der Zylinder 98 das Rohr 90 bis zu dem Boden der Index-Platte 36 anheben, um eine Dichtung mit der Index-Platte zu bilden. Die Dichtung ist notwendig, um zu ermöglichen, dass der Wafer und die Kopf-Anordnung bündig während eines Austauschs zwischen der Kopf-Beladeeinrichtung und der Index-Platte liegen. Die Dichtung kann ein O-Ring 91, positioniert um die Öffnung des Rohrs 90 herum, sein.
Innerhalb des Rohrs sind die Kopf-Ausrichtungs- und Wafer-Trageringe 96, 94 unabhängig des Rohrs durch eine lineare Betätigungseinrichtung 97 über einen Anhebungsstab 101 bewegbar. Die lineare Betätigungseinrichtung 97 bewegt sowohl den Ausrichtungsring 96 als auch den Wafer-Tragering 94. Die lineare Betätigungseinrichtung 97 hebt den Kopf-Ausrichtungsring 96 und den Wafer-Tragering 94 an, bis der Kopf-Ausrichtungsring 96 in den Wafer-Tragering 94 mit der Kopf-Anordnung 52 eingreift und ausrichtet. Wenn einmal eine Ausrichtung mit der Kopf-Anordnung 52 erreicht ist, hebt eine zweite Betätigungseinrichtung 212 unabhängig den Wafer-Tragering 94 an, um den Wafer zu der Kopf-Anordnung zu überführen oder den Wafer davon aufzunehmen. Die Wafer- und Kopf-Anordnung nimmt eine Spülung von den Spüldüsen 100, positioniert an einem Träger 103, angrenzend an die Kopf-Ausrichtungs- und Wafer-Trageringe 96, 94, auf. Vorzugsweise sprühen die Düsen DI-Wasser, und zusätzliche Reinigungschemikalien, wie beispielsweise ein oberflächenaktives Mittel, auf, um den polierten Wafer sauber zu spülen und den Kopf zu spülen, bevor ein nicht polierter Wafer zur Verarbeitung auf den Kopf überführt wird.
SPINDELANTRIEBSANORDNUNGEN
Zusätzlich zu der Kopf-Beladeeinrichtung, die einen Wafer zu dem Index-Tisch 36 anhebt oder ablässt, erniedrigt eine Spindel-Antriebsanordnung die Kopf-Anordnung 52 von dem Index-Tisch. Zwei Typen von Spindel-Antriebsanordnungen werden vorzugsweise in dem derzeit bevorzugten System 10 verwendet. Ein erster Typ einer Spindel-Antriebsanordnung ist gegenüberliegend zu der Kopf-Beladeeinrichtung 34 positioniert. Ein zweiter Typ einer Spindel-Antriebsanordnung ist an jeder der verbleibenden Bearbeitungsstationen entlang des Bearbeitungswegs, definiert durch den Index-Tisch, positioniert. Beide Typen der Spindel-Antriebsanordnungen verbinden lösbar eine Spindel mit der Kopf-Anordnung von oberhalb des Index-Tischs unter Verwendung eines Roboter-Werkzeug-Austauschers, der einen steckerförmigen Bereich 81, verbunden mit der Spindel 110, und einen buchsenförmigen Bereich 83, befestigt an jeder Kopf-Anordnung 52, besitzt.
Die 1 und 2 stellen am besten die Lage der Spindel-Antriebsanordnungen 108 für die primäre Poliereinrichtung und die Nachbesserungs-Poliereinrichtung, verwendet in dem Wafer-Poliersystem 10, dar. Obwohl die Spindel-Antriebsanordnung an der Kopf-Beladeeinrichtung 34 vorzugsweise eine vereinfachte Version der Spindel-Antriebsanordnung 108 an den anderen Bearbeitungsstationen ist, kann die komplexere Spindel-Antriebsanordnung 108 auch an der Kopf-Beladeeinrichtung verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Kopf-Anordnung 52 lösbar an dem drehbaren Index-Tisch durch eine Kopf-Rückhalteanordnung 68 befestigt. An jeder Bearbeitungsstation entlang des Wegs des Index-Tischs greift eine Spindel-Antriebsanordnung 108 in die Kopf-Anordnung ein, hält die Kopf-Anordnung 52, während sie von der Kopf-Rückhalteeinrichtungsanordnung an dem Index-Tisch 36 entriegelt wird, und bewegt die entriegelte Kopf-Anordnung 52 und den Wafer weiter zu der Bearbeitungsstation. Nachdem die Bearbeitung an der Bearbeitungsstation abgeschlossen ist, hebt die Spindel-Antriebsanordnung 108 die Kopf-Anordnung und den Wafer zurück zu dem Index-Tisch an, verriegelt den Wafer und die Kopf-Anordnung in dem Kopf-Rückhaltemechanismus und löst sich von der Kopf-Anordnung. Der Index-Tisch kann sich dann frei zu dem nächsten Index-Punkt drehen, und der Vorgang eines Lösens des Wafers und der Kopf-Anordnung von dem Index-Tisch wiederholt sich gleichzeitig an jeder Bearbeitungsstation in dem Wafer-Poliersystem 10.
Alternativ kann die Spindel-Antriebsanordnung 108 die Kopf-Anordnung direkt entriegeln oder verriegeln, falls der Kopf-Rückhaltemechanismus der 11-13 verwendet wird. Die Spindel-Antriebsanordnung 108 dreht die Kopf-Anordnung, bis sich die Stifte 474 zu den Durchgangsschlitzen 472 ausrichten. Die Spindel-Antriebsanordnung kann dann die Kopf-Anordnung leicht anheben und sie drehen, bis die Stifte in den Stiftaufnahmebuchten 473 an dem Flansch 471 eingesetzt sind. Die Spindel-Antriebsanordnung kann dann die Kopf-Anordnung durch Lösen von dem buchsenförmigen Bereich der Werkzeug-Austauscheinrichtung freigeben. Der Vorgang wird dann umgekehrt, wenn die Kopf-Anordnung erneut durch die Spindel-Antriebsanordnung an der nächsten Bearbeitungsstation ergriffen wird und für eine Bearbeitung herabgelassen wird. Ein Vorteil des derzeit bevorzugten Systems 10 ist derjenige, dass die Wafer, die bearbeitet werden sollen, gleichzeitig zwischen Bearbeitungsstationen unter Verwendung der lösbaren Kopf-Anordnungen bewegt werden können, ohne das Erfordernis, zu trocknen, und das Gewicht und die Masse der gesamten Spindel-Antriebsanordnung zu bewegen.
Eine bevorzugte Spindel-Antriebsanordnung 108 ist im Detail in den 15-18 dargestellt. Die Spindel-Antriebsanordnung 108 umfasst eine Spindel 110, die sich vertikal durch die Anordnung 108 erstreckt. Die Spindel 110 ist drehbar und gleitend in einem Paar von Lageranordnungen 112, positioniert zu den gegenüberliegenden Enden der Spindel 110, befestigt. Die Lageranordnungen sind vorzugsweise Kugel-Keilwellenlager, die ermöglichen, dass die Spindel 110 entlang ihrer Achse gleitet und sich um diese herum dreht. Ein geeignetes Kugel-Keilwellenlager ist der Typ LTR Lager, erhältlich von THK, Inc..
Wie in 17 dargestellt ist, besitzt die Spindel 110 eine hohle Bohrung 114, die sich entlang der Länge der Spindel 110 erstreckt. Eine Vielzahl von Fluidkanälen 116 ist in der hohlen Bohrung 114 positioniert. Die Fluidkanäle 116 können Luft oder eine Flüssigkeit halten, oder können ein Vakuum halten. In Abhängigkeit von dem Typ der Kopf-Anordnung 52, verwendet in Verbindung mit dem System 10, werden einige oder alle dieser Kanäle 116 verwendet. Eine Drehkupplung 118 ist an dem Ende der Spindel 110 gegenüberliegend der Kopf-Anordnung 52 befestigt. Eine flexible Rohrleitung (nicht dargestellt), die irgendein Fluid oder ein Vakuum, das erwünscht ist, führt, ist mit der Drehkupplung 118 befestigt und verbindet sich mit den Kanälen 116 an der Spindel 110.
Die Spindel 110 wird durch einen Servo-Zahnradmotor 120, befestigt an dem Rahmen der Spindel-Antriebsanordnung 108 gedreht. Der Servo-Zahnradmotor 120 dreht einen Riemen (nicht dargestellt), der wiederum eine Adapter-Antriebsriemenscheibe 122, verbunden mit der Spindel 110, dreht. Eine axiale Bewegung der Spindel 110 wird durch einen Grobeinstell-Mechanismus 124 und einen Feineinstell-Mechanismus 126 gesteuert. Der Grobeinstell-Mechanismus 124 ist vorzugsweise ein Spindel-Antriebsaktuator, wie beispielsweise ein BC35 Spindel-Antriebsaktuator, erhältlich von Axidyne. Der Grobeinstell-Mechanismus bewegt die Spindel 110, den Feineinstell-Mechanismus 126, die Lageranordnung 112 und den Rest der Spindel-Antriebsanordnung 108 auf Schienen 130, befestigt an einem fixierten Rahmen 132. Der Grobeinstell-Mechanismus 124 ist an dem befestigten Rahmen 132 befestigt und besitzt einen Antriebsbereich, der an Gleitlagern, gleitend verbunden mit dem Rest der Spindel-Antriebsanordnung 108 an den Schienen 130, gleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grobeinstell-Mechanismus 124 so ausgelegt, um die Spindel, zusammen mit dem Rest der Spindel-Antriebsanordnung 108, ungefähr 3-4 Inch zu bewegen, so dass die Kopf-Anordnung 52 nach unten durch den Index-Tisch, benachbart zu der primären Wafer-Poliervorrichtung 38 oder der Nachbesserungs-Poliervorrichtung 40, gebracht wird.
Wenn die Kopf-Anordnung 52, über den Grobeinstell-Mechanismus 124, ungefähr auslaufseitig an dem Bearbeitungsbereich ankommt, bewegt der Feineinstellungs-Mechanismus 126 den Wafer um den Rest des Abstands und steuert die nach unten gerichtete Kraft, die auf den Wafer aufgebracht wird. Vorzugsweise wird der Feineinstell-Mechanismus 126 durch einen Diaphragma-Doppel-Arbeitszylinder 134, befestigt an einem Hebelarm 136, betätigt. Der Hebelarm ist an der Zylinderwelle 138 an einem Ende befestigt und ein Schwenkpunkt 140 ist an den Schienen 130 an dem anderen Ende befestigt. Ein Auswurflager 142 ist mit dem Hebelarm 136 zwischen dem Schwenkpunkt 140 und der Zylinderwelle 138 verbunden. Das Auswurflager 142 besitzt eine axial fixierte, drehbare Verbindung mit der Spindel 110, so dass der Zylinder 134 die Spindel 110 nach oben oder nach unten bewegen kann, während sich die Spindel 110 dreht. Der Hebelarm liefert Vorteile dahingehend, dass er einen kleineren, leichteren Zylinder, oder einen anderen Typ einer Betätigungseinrichtung, mit geringerer Leistung, zulässt, um verwendet zu werden, während auch die axiale Auflösung, oder die Fähigkeit einer Feineinstellung, des Zylinders, erhöht wird. In einer bevorzugten Alternativen kann eine schnell wirkende Füh rungsspindel mit hoher Auflösung den Doppelbetätigungszylinder 134 an dem Feineinstell-Mechanismus 126 ersetzen. Ein geeigneter Diaphragma-Doppelwirkungszylinder ist das Modell D-12-E-BP-UM-Doppelwirkungszylinder, erhältlich von Bellofram.
Aufgrund der Wichtigkeit, eine gesteuerte, nach unten gerichtete Kraft auf dem Wafer an der Wafer-Poliervorrichtung 38 beizubehalten, ist der Feineinstellungs-Mechanismus vorzugsweise auf innerhalb ein halbes Pound pro Quadratinch (p.s.i.) steuerbar und besitzt einen Bereich von 2 bis 10 p.s.i.. Eine alternativ bevorzugte Vorrichtung zur Verwendung als ein Feineinstellungs-Mechanismus ist ein linearer Aktuator mit hoher Auflösung. Ein linearer Verschiebungssensor 141, befestigt an dem befestigten Rahmen 132, liefert eine elektrische Rückführung zu einer Steuerschaltung, die die Bewegung und die Position des Grobeinstell-Mechanismus 124 anzeigt. Ein Zylinder-Verlängerungssensor 143 ist an dem Feineinstellungs-Mechanismus 126 angeordnet und liefert ein elektrisches Signal zu einer Steuerschaltung, das die Position des Hebelarms 136 zu dem Zylinder 134 anzeigt. Vorzugsweise wird das elektrische Signal, das die Position des Hebelarms und des Zylinders anzeigt, dazu verwendet, die Zylinderwelle 138 in der Mitte ihres Bewegungsbereichs beizubehalten. Zusätzlich dreht die Spindel den Wafer unter ungefähr 5 bis 50 U/min während der Primär-Polier- und Polier-(Nachbearbeitungs-Polier)-Vorgänge, während die Spindel-Antriebsanordnung die erwünschte, nach unten gerichtete Kraft beibehält.
Um eine geeignete Steuerung der Spindel und der nach unten gerichteten Kraft, aufgebracht auf einen Wafer, an der Spindel-Antriebsanordnung 108, beizubehalten, wird eine Steuerschaltung 144 mit geschlossener Schleife so verwendet, wie dies in 18 dargestellt ist. Die Steuerschaltung 144 umfasst eine Steuerschaltung 146 für eine grobe Bewegung, eine Spindeldreh-Steuerschaltung 148 und eine Kopf-Steuerschaltung 140 für eine nach unten gerichtete Kraft. Die grobe Bewegungs-Steuerschaltung 146 ist elektrisch mit dem Motor des Kopf-Einstellungs-Mechanismus 124 verbunden, um eine Geschwindigkeit und eine Dauer einer Bewegung zu steuern. Ein unterer Begrenzungssensor 152 und ein oberer Begrenzungssensor 154 kommunizieren mit der Grobbewegungs-Steuerschaltung 146, um den Grobeinstell-Mechanismus 124 abzuschalten, wenn extreme Positionen erreicht sind. Der lineare Verschiebungssensor 141 und der Zylinder-Verlängerungssensor 143 kommunizieren mit der Steuerschaltung. Eine Mehrzahl von Steuerleitungen 156 kommunizieren auch Anweisungen von einer Prozess-Modul- Steuereinheit 314 (31) in Kommunikation mit der GUI 28 an dem System 10. Die Spindeldreh-Steuerschaltung 148 steuert den Motor 120, verbunden mit der Spindel 110, über einen Antriebsriemen und einen Adapter. Eine Vielzahl von Motor-Steuerleitungen 158 ermöglicht und weist an, dass der Motor 120 die Spindel in der erwünschten Richtung unter der erwünschten Geschwindigkeit dreht.
Der Feineinstellungs-Mechanismus 126 wird durch eine Kopf-Steuerschaltung 150 für eine nach unten gerichtete Kraft gesteuert. Um am besten den Druck zu steuern, überwacht, in einer bevorzugten Ausführungsform, die Steuerschaltung 150 ein Druckdifferenzial an jeder Seite des Diaphragmas in dem Doppelwirkungszylinder 134 an einem Druckwandler 160 und aktiviert ein Steuerventil 162, um Druck zu jeder Seite des Diaphragmas hinzuzufügen oder davon zu entfernen. Vorzugsweise ist der Zylinder ein pneumatischer Zylinder, obwohl ein hydraulischer Zylinder auch verwendet werden kann. Ein separater Kopf-Sensor für eine nach unten gerichtete Kraft, wie beispielsweise eine Lastzelle, kann verwendet werden, um den absoluten Druck, aufgebracht durch den Feineinstellungs-Mechanismus 126, zu messen. Der pneumatische Druck, zugeführt zu dem Steuerventil 162, wird über eine Druckleitung 164 zugeführt, die über einen Solenoid-Schalter 166 aktiviert wird, nachdem der Grobeinstellungs-Mechanismus seinen Lauf abschließt. Eine Steuerleitung 168 weist die Kopf-Schaltung 150 für die nach unten gerichtete Kraft an, die Spindel 110 anzuheben oder zu erniedrigen, und wie viel Kraft aufgebracht werden muss, basierend auf Anweisungen, die von dem Benutzer über die GUI 28 empfangen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 über der Kopf-Beladeeinrichtung 34 positioniert. Die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 ist, wie sie in 19 dargestellt ist, eine vereinfachte Version der Spindel-Antriebsanordnung der 15-17. Die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 umfasst eine Spindel 111, drehend in einem Lagerblock 113 befestigt. Der Lagerblock 113 ist gleitend an einer vertikal orientierten Schiene 115, befestigt an der Tragesäule 117, befestigt. Die Tragesäule 117 befestigt sich über Befestigungseinrichtungen an dem Rahmen des Wafer-Poliersystems 10.
Die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 verwendet einen einzelnen, linearen Aktuator 119, um die Spindel 111, den Lagerblock 113 und Befestigungen an dem Lagerblock senkrecht zu der Ebene des Index-Tischs zu bewegen. Im Ge gensatz zu der Spindel-Antriebsanordnung 108 der 15-17 ist kein Feineinstellungs-Mechanismus notwendig, da kein Polieren an der Kopf-Beladeeinrichtung durchgeführt wird. Zusätzlich dreht die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 nur die Kopf-Anordnung +/– 360°. Da kontinuierliche Umdrehungen in einer Richtung nicht an der Kopf-Beladeeinrichtung notwendig sind, verwendet die Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 keine Drehkupplung, um ein Fluid oder ein Vakuum nach unten entlang der Spindel 111 zu führen. Anstelle davon werden irgendwelche Fluid- oder Vakuumkanäle einfach extern der Spindel 111 geführt und mit einer ausreichenden Länge versehen, um eine Umdrehung von bis zu +/– 360° der Spindel zu ermöglichen. Ein Servo-Motor 127 treibt ein Riemen- und Riemenscheibensystem 123 über einen Getriebekasten 125 an, um die Spindel 111 zu drehen. Wie vorstehend beschrieben ist, dreht sich die Spindel 111, um den Düsen in der Kopf-Beladeeinrichtung zu ermöglichen, den Wafer und/oder die Kopf-Anordnung zu spülen. Die derzeit bevorzugte Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109 bietet die Vorteile von verringerten Kosten und verringerter Komplexität im Vergleich zu den Spindel-Antriebsanordnungen 108, die an den primären und Nachbearbeitungs-Poliervorrichtungen 38, 40 notwendig sind.
PRIMÄRE WAFER-POLIERVORRICHTUNGEN
Die Spindel-Antriebsanordnungen 108 arbeiten mit Bearbeitungsstationen, positioniert an jedem Punkt entlang des Bearbeitungswegs, definiert durch den Index-Tisch, zusammen. Wein den 1-3 dargestellt ist, sind zwei der Bearbeitungsstationen primäre Wafer-Poliervorrichtungen 38. Vorzugsweise sind die primären Wafer-Poliervorrichtungen 38 lineare Poliervorrichtungen, ausgelegt für eine CMP-Bearbeitung der Halbleiter-Wafer. Das Wafer-Poliersystem 10 kann mit sich drehenden Poliervorrichtungen in einer alternativen Ausführungsform zusammenarbeiten. Eine bevorzugte, lineare Wafer-Poliervorrichtung 38 ist in den 20-25 dargestellt. Die primäre Wafer-Poliervorrichtung 38 umfasst einen Antriebsriemen 178, positioniert um eine Antriebsrolle 180 und eine Führungsrolle 182 herum. Das Band ist vorzugsweise aus einem hochzugfesten Material, zum Beispiel einem Polymer- oder Material aus rostfreiem Stahl, aufgebaut. Das Band 178 ist ungefähr 13-14 Inch breit, wenn ein Wafer mit 12 Inch oder einem geringeren Durchmesser poliert wird. Ein absorbierendes Kissen 179 deckt das Band 178 ab und arbeitet mit einem Polierfluid, wie beispielsweise einem chemischen Mittel oder einer Schlämme, das mikroabrasive Mittel enthält, um Material von der Oberfläche eines Wa fers zu entfernen, zusammen. Vorzugsweise ist jede primäre Wafer-Poliervorrichtung 38, verwendet in dem Wafer-Poliersystem, so aufgebaut, um Material von der Oberfläche eines Wafers unter einer Rate von mindestens 1000 Ångström pro Minute (Å/min) zu entfernen. Zusätzlich setzt jede Poliervorrichtung 38 vorzugsweise eine Kissen-Konditioniereinrichtung (nicht dargestellt) ein, um die Oberfläche des Kissens 179 aufzurauen, was Mikrokanäle für einen Schlämme-Transport und zum Entfernen von Abrieb, erzeugt während des CMP-Vorgangs, zu schaffen. Irgendeine Anzahl von bekannten Kissen-Konditionierern kann verwendet werden.
Die Rollen 180, 182 sind in einem ausgekleideten Stahlrahmen 184 befestigt. Der Rahmen 184 ist vorzugsweise aus Platten aus rostfreiem Stahl hergestellt und besitzt eine Auskleidung 186, die aus einem Kunststoff oder einem mit Kunststoff beschichteten Material hergestellt ist. Da eine chemische Schlämme, eine abrasive Substanz, in Verbindung mit der Wafer-Poliervorrichtung 38 verwendet wird, wird die Poliervorrichtung so stark wie möglich auf beiden Seiten und von außen abgedichtet, um so zu verhindern, dass die abrasiven Mittel und Teilchen, erzeugt während eines Polierens, in die empfindlichen Lageranordnungen eindringen oder die hintere Endanordnung 14 kontaminieren. Eine Schutzeinrichtung 188 deckt die Enden der Rollen 180, 182 ab. Beide Rollen 180, 182 besitzen einen rohrförmigen Kern 190, der aus rostfreiem Stahl oder einem anderen, nicht korrosiven, hoch festen Material hergestellt ist. Eine Gummibeschichtung 192 ist über dem rohrförmigen Kern 190 gebildet, um eine Traktion zwischen dem Band 178 und den Rollen 180, 182 zu erreichen. Vorzugsweise hängt das Band 178 über die Enden der Rollen 180, 182, um zu verhindern, dass Wasser und chemische Schlämme zwischen das Band 178 und die Rollen 180, 182 eindringt. Zusätzlich kann die Gummibeschichtung eine genutete Oberfläche haben, um einen Aufschwimm-Effekt zu verhindern, falls Wasser oder Schlämme zwischen das Band und die Rollen gelangt. Ein Ablass 184 für überschüssiges Wasser und Schlämme ist an dem Boden des Rahmens 184 angeordnet.
Ein Rollenantriebszahnradmotor 196 ist unterhalb der Antriebsrolle 180 außerhalb des Rahmens 184 positioniert. Der Motor 196 dreht ein Antriebsband 198, das den Motor mit der Antriebsachse 200 der Rolle 180 verbindet. Die Antriebsachse ist drehbar an abgedichteten Lageranordnungen 202 in dem Rahmen 184 befestigt. Der rohrförmige Kern 190 der Rolle 180 ist fest an der Antriebsachse 200 befestigt.
Im Gegensatz zu der Antriebsrolle 180 besitzt die Führugnsrolle 182 eine Achse 204, die sich nicht dreht. Der rohrförmige Kern 190 der Führungsrolle 182 dreht sich passiv um die Achse 204 auf gedichteten Lagern 206, positioniert zwischen dem rohrförmigen Kern 190 und der Achse 204, herum. Die Spannung des Bands 178 auf der Führungsrolle 182 dreht die Führungsrolle synchron zu der Antriebsrolle 180. Jedes Ende der Achse 204 an der Führungsrolle 182 ist schwenkbar an Gleitstäben 206 befestigt, die gleitend an dem Rahmen 184 befestigt sind, wie dies in 22 dargestellt ist. Die Gleitstäbe 206 sind Teile eines Lenk- und Spannmechanismus 208 in der Poliervorrichtung 38, die nachfolgend beschrieben ist.
Wie am besten in den 21-22 dargestellt ist, sind der Zug und die Ausrichtung des Bands 178 an den Rollen 180, 182 automatisch mit einem Lenk- und Spannmechanismus 208 einstellbar. Der Lenk- und Spannmechanismus 208 ist aus einem pneumatischen Zylinder 210, wie beispielsweise einem mehrstufigen Luftzylinder, erhältlich von STARCYL, verbunden mit jedem Gleitbalken 206 über eine Verbindungs-Anordnung 212, hergestellt. Die Verbindungs-Anordnung 212 nimmt vorzugsweise eine Lastzelle 214 auf, um die Last an jeder Seite der Führungsrolle 182 zu überwachen. Die Gleitstäbe 206 sind jeweils in einem Aufnahmegehäuse 216, befestigt an jeder Seite des Rahmes 184, angrenzend an die Enden der Führungsrollenachse 204, gehalten. Das Aufnahmegehäuse besteht aus zwei gedichteten, linearen Lager-Anordnungen 218, befestigt an gegenüberliegenden Seiten in der Öffnung in dem Gehäuse für die Achsen 204. Die Lager-Anordnungen sind vorzugsweise so ausgerichtet, um eine Bewegung der Gleitstäbe 206 in einer linearen Richtung parallel zu der Ebene der Rollen 180, 182 zu ermöglichen.
Wie in 21 dargestellt ist, arbeiten die Gleitstäbe und die Führungsrollenachse so zusammen, um zu ermöglichen, dass sich die Enden der Führungsrollenachse unabhängig voneinander bewegen. Um die gesamte Spannung an dem Band 178 einzustellen, können die Kolben 210 die Gleitstäbe 206 von der Antriebsrolle 180 weg oder zu dieser hin bewegen. Diese Einstellung kann automatisch ohne das Erfordernis irgendwelcher Handeinstellungen oder eines Abnehmens der Rollen erfolgen. Gleichzeitig mit der Einstellung der Spannung kann der Lenk- und Spannmechanismus 208 die Führungsrolle in Bezug auf die Antriebsrolle so lenken, dass das Band seine geeignete Ausrichtung auf den Rollen beibehält und nicht von einem Ende herunterläuft. Das Lenken wird durch ein unabhängiges Bewegen der Gleitstäbe mit den Kolben 210 vorgenommen, um das Band 178 auszurichten, wenn es sich um die Rollen dreht. Die Lenkeinstellungen werden entsprechend zu Signalen, empfangen von den Ausrichtungssensoren 244 (24), platziert über eine oder beide Kanten des Bands 178, empfangen. Irgendeine Anzahl von Sensoren kann verwendet werden, um eine Schaltung mit geschlossener Schleife zu erstellen, die die relative Bewegung und das Lenken der Führungsrolle steuert.
Wie am besten in den 21-22 dargestellt ist, nimmt der Schlitz 219 an jedem Ende der Führungsrollenachse 204 den Gleitstab 206 auf und ist mit dem Gleitstab an einer drehbaren Verbindung, vorzugsweise einem Stift 220, der durch den Gleitbalken 206 und die Achse 204 hindurchfährt, verbunden. Ein Zwischenraum 222 zwischen der Basis des Schlitzes 219 in der Achse 204 und der Kante des Gleitbalkens 206 ergibt einen Freiraum für eine Schwenkbewegung der Führungsrollenachse 204 um jeden Stift 220 herum, wenn der Lenk- und Spannmechanismus 208 erfordert, dass sich die Enden der Führungsrolle 182 unabhängig voneinander bewegen. Eine flexible, ringförmige Dichtung 224 dichtet den Zwischenraum zwischen der Achse 204 und der Öffnung in dem Rahmen 184 für die Achse. Die flexible Dichtung 224 dient auch für eine lineare Bewegung der Achse während der Lenk- und Spannungseinstellungen. Als eine zusätzliche Informations-Quelle in Bezug auf die Spannung und die Lenkung des Bands 178 umfasst der Bandspann- und Lenkmechanismus 208 einen linearen Verschiebungssensor 226 an jedem Ende der Führungsrollenachse 204. Ein fixierter Bereich 228 des Sensors 226 befestigt sich vorzugsweise mit dem Aufnahmegehäuse 216, und ein bewegbarer Bereich 230 ist an dem Gleitstab 206 befestigt.
Elektrische Signale, die für jede Position des Gleitstabs 206 kennzeichnend sind, relativ zu einem bekannten Startpunkt, werden durch jeden Sensor zu der Lenk- und Spannungs-Steuerschaltung 232, wie dies in 24 dargestellt ist, geschickt. Der Lenk- und Spannungs-Steuerkreis 232 an jeder Poliervorrichtung 38 nimmt die Verteilung von Druckluft in einer Druckluftleitung 234 vor. Ein Solenoid-Ventil 236 wird entfernt durch ein Daten-Signal getriggert, wenn die Poliervorrichtung aktiviert wird. Ein Druckschalter 238 überwacht den Luftdruck, um sicherzustellen, dass ein vorbestimmter, ausreichender Luftdruck vorhanden ist. Daten-Signale von den Lastzellen 214 an den Verbindungs-Anordnungen 212 werden durch den zentralen Prozessors (nicht dargestellt) verwendet, um das Drucksteuer-Ventil 240 einzustellen. Das Drucksteuer-Ventil 240 variiert die Spannung, die auf das Band, durch die pneumatischen Zylinder 210, aufgebracht wird.
Gleichzeitig nimmt eine Bandführungs-Steuereinheit 242 Informationen von dem Bandkanten-Positionssensor 244, vorzugsweise ein induktiver Näherungssensor, über eine Verstärkerschaltung 246 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Bandkanten-Positionssensor ein optischer Sensor sein, wie beispielsweise eine Videokamera, positioniert so, um die Bandkanten-Position zu überwachen und ein elektrisches Signal, das sich auf die Position des Bands bezieht, zu der Bandführungs-Steuereinheit zuzuführen.
Die Bandführungs-Steuereinheit 242 steuert elektrisch ein Bandführungs-Steuerventil 248. Das Steuerventil 248 wird den Luftdruck zu jedem Zylinder 210 entsprechend den Lenkungserfordernissen, angezeigt durch die Bandführungs-Steuereinheit, verteilen. Vorzugsweise liefert die Rückführschleife von dem Bandkanten-Positionssensor 244 zu der Bandführungs-Steuereinheit 242 ein Einstellsignal zu der Bandführungs-Steuereinheit in dem Bereich von 4-20 mA, mit einem Ruhe- oder Bandmitten-Pegel, an dem Mittelpunkt dieses Bereichs eingestellt, zu. Druckmesseinrichtungen 250 an den pneumatischen Leitungen zwischen den Zylindern 210 und dem Steuerventil 248 ermöglichen eine manuelle Beobachtung der vorliegenden Druckeinstellungen.
Zusätzlich zu Spannungs- und Lenk-Betrachtungen muss das Band 178 so flach wie möglich gehalten werden, wenn der Wafer von dem Index-Tisch durch die Spindel-Antriebsanordnung 108 abgesenkt wird. Wie zuvor erwähnt ist, bringt die Spindel-Antriebsanordnung 108 einen sorgfältig gesteuerten, nach unten gerichteten Druck auf den Wafer gegen das Band 178 auf. Dieser Druck kann zu einem Biegen des Bands nach unten zwischen der Antriebs- und Führungsrolle 180, 182 führen. Da es wichtig ist, eine flache Bandoberfläche über die Fläche des Wafers anzuordnen, so dass der Poliervorgang gleichförmig ausgeführt wird, ist ein Paar Bandablenkungsrollen 252 vorzugsweise an der den Wafer aufnehmenden Seite des Bands 178 positioniert.
Die Bandablenkungsrollen 252 sind, wie am besten in den 22, 23 und 25 dargestellt ist, parallel zu und zwischen den Antriebs- und Führungsrollen 180, 182 positioniert. Die Bandablenkungsrollen stehen leicht oberhalb der Ebene der Antriebs- und Führungsrollen vor. Vorzugsweise lenken die Bandablenkungsrollen das Band in dem Bereich von 0,06-0,13 Inch oberhalb der Ebene der Antriebs- und Führungsrollen ab. Wie in 22 und 25 dargestellt ist, ist jede Bandablenkungsrolle 252 an dem Rahmen 184 der Poliervorrichtung 38 durch Rollenträger 254 befestigbar, die die Achse 256 der Rolle 252 an jedem Ende aufhängen.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Rolle 252 eine fixierte Achse 256 und eine drehbare Hülse 258, befestigt an gedichteten Lagern um die Achse herum. Die drehbare Hülse 258 ist vorzugsweise breiter als das Band 178. Irgendeine Anzahl von verfügbaren Rollen-Anordnungen, geeignet zum Tragen von mehreren hundert Pound eines verteilten Drucks, können als die Ablenkungsrollen 252 verwendet werden.
AUFLAGEPLATTEN-ANORDNUNG
Wie wiederum 23 zeigt, umfasst die Poliervorrichtung 38 auch eine Auflageplatten-Anordnung 260. Die Auflageplatten-Anordnung, in Verbindung mit einer Einstelleinrichtung 262 für die Höhe der Auflageplatte, steuert den Zwischenraum zwischen der Rückseite des Bands 178 und der Auflageplatte 264. Ein Vorteil der derzeit bevorzugten Auflageplatten-Anordnung ist derjenige, dass die Auflageplatten-Anordnung dazu geeignet ist, Höheneinstellungen vorzunehmen, ohne das Erfordernis, die gesamte Poliervorrichtung zu zerlegen. Die Auflageplatten-Anordnung 260 kann ihre Höhe während eines Polierens einstellen und eine sehr genaue Druckverteilung über den Wafer beibehalten. Wein 23 dargestellt ist, ist die Auflageplatten-Anordnung 260 entfernbar an dem Rahmen 184 der Poliervorrichtung 38 zwischen den Bandablenkungsrollen 252 befestigt.
Wie in den 26-27 dargestellt ist, weist die Auflageplatten-Anordnung 260 eine ersetzbare Disk-Auflageplatte 264, befestigt an einem Disk-Auflageplatten-Halter 266, auf. Eine Verteiler-Anordnung 268 unterhalb des Disk-Auflageplatten-Halters 266 ist so ausgelegt, um Fluid zu der Disk-Auflageplatte in präzisen Beträgen zu verteilen. Der Disk-Auflageplatten-Halter 266 umfasst vorzugsweise eine Reihe von Vorbenetzungsdüsen 267, angeordnet entlang zumindest einer der Kanten, senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bands 178. Fluid wird zu den Vorbenetzungsdüsen 267 von einem vorbenetzten Verteiler 271 an der Verteiler-Anordnung 268 gerichtet. Die Vorbenetzungsdüsen reduzieren die Reibung des Bands gegen die Kanten der Disk-Auflageplatten-Halter, indem eine kleine Menge eines Fluids vorgesehen wird, um das Band zu schmieren, wenn es zu Anfang über die Auflageplatten-Anordnung 260 führt. Vorzugsweise ist das Fluid, das verwendet wird, Luft, und die Verteiler-Anordnung 268 besitzt eine Mehrzahl von pneumatischen Schnelltrenn-Öffnungen 270, die einen einfachen Eingriff und ein einfaches Lösen der Luftzuführungen zu der Auflageplatten-Anordnung 160 ermöglichen. Eine Auflageplatten-Disk-Dichtung 272 bildet eine Dichtung zwischen der Auflageplatte 264 und dem Auflageplatten-Halter 266. Ähnlich bildet eine Auflageplatten-Halterdichtung 274 eine Dich tung zwischen der Verteiler-Anordnung 268 und dem Auflageplatten-Halter 266. Eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen 276 hält die Auflageplatten-Anordnung 260 zusammen, und vier Verbinderlöcher 278 arbeiten mit Befestigungseinrichtungen (nicht dargestellt) zum Installieren oder Entfernen der Auflageplatten-Anordnung 260 von der Poliervorrichtung 38 zusammen.
Im Betrieb nimmt die Auflageplatten-Anordnung 260 eine gesteuerte Zuführung von Luft, oder einem anderen Fluid, von der Auflageplatten-Fluid-Massendurchfluss-Steuereinrichtung 280 (1), positioniert an der rückwärtigen Endanordnung 14 des Systems 10, auf. Andere Fluid-Durchfluss-Steuereinheiten können in Verbindung mit der derzeit bevorzugten Auflageplatten-Anordnung verwendet werden. Der kontrollierte Fluidfluss von den Massendurchfluss-Steuereinheiten 280 wird an der Verteiler-Anordnung 268 aufgenommen und zu der Vielzahl der Luftverteilungs-Öffnungen 282 in der Disk-Auflageplatte 264 verteilt. Die Luft, oder ein anderes Fluid, das von den Verteilungs-Öffnungen 282 austritt, erzeugt ein Fluidlager, das Druck auf das Band 178 in einer präzisen, gesteuerten Art und Weise aufbringt, während eine Reibung gegen das Band minimiert wird, wenn es kontinuierlich über das Luftlager läuft. In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform kann die Verteiler-Anordnung weggelassen werden, und einzelne Schläuche oder Rohre können Fluid zu den geeigneten Düsen oder Öffnungen in der Auflageplatten-Anordnung verteilen.
Ein anderer, wichtiger Aspekt der Poliervorrichtung 38 ist eine Auflageplatten-Höhen-Einstelleinrichtung 262 zum Einstellen der Höhe der Auflageplatte 260 in Bezug auf das Band 178 ebenso wie zum Beibehalten einer parallelen Ausrichtung der Auflageplatte 260 zu dem Band. Die Auflageplatten-Höhen-Einstellung 262 ist vorzugsweise aus drei unabhängig betätigbaren Anhebe-Mechanismen 284 aufgebaut. Wie in den 21 und 23 dargestellt ist, sind die Anhebe-Mechanismen 284 in einem dreieckigen Muster so voneinander beabstandet, dass die Auflageplatten-Anordnung 262 auf irgendeinen Winkel in Bezug auf das Band 178 eingestellt werden kann. Die Anhebe-Mechanismen 284 sind zwischen den Antriebs- und Führungsrollen 180, 182 direkt unterhalb der Auflageplatten-Anordnung 262 in einer abgedichteten Kammer in dem Rahmen 184 positioniert.
28 stellt am besten den Aufbau eines bevorzugten Anhebe-Mechanismus 284 dar. Jeder Anhebe-Mechanismus 284 wird durch einen Motor 286, gesteuert durch einen Codierer 288 über eine Daten-Leitung 290, angesteuert. Der Motor 286 treibt einen Plane ten-Zahnradkopf 292 über einen Adapter 294 an. Der Getriebekopf besitzt vorzugsweise ein sehr hohes Übersetzungs-Verhältnis, so dass Feineinstellungen möglich sind. Ein geeignetes Übersetzungs-Verhältnis ist 100:1. Ein Nocken-Mechanismus 295 überträgt die Drehbewegung des Schrittmotors 286 in eine vertikale Bewegung der Anhebe-Einrichtungswelle 296. Ein ringförmiges Lager 298, das positive und negative, sphärische Flächen (siehe 23) besitzt, führt zu mehreren Bewegungs-Graden, um den Anhebe-Mechanismen 284 auf der Auflageplatten-Höhen-Einstell-Einrichtung 262 zu ermöglichen, sich nach oben und nach unten zu bewegen, ohne eine übermäßige Spannung zwischen der Auflageplatten-Befestigungsplatte 300 und den Wellen 296 zu verursachen, wenn die Auflageplatten an den drei Kontaktpunkten eingestellt wird. Die Wellen 296 verbinden sich jeweils mit der Befestigungsplatte ohne eine Schraube 302 und eine Unterlegescheibe 304. Eine Faltenbalg-Befestigung 306 und eine Klammer 308 bilden eine abgedichtete Verbindung mit der Befestigungsplatte 300, wenn die Auflageplatten-Höhen-Einstellung 262 mit der Auflageplatten-Anordnung 260 über die Befestigungsplatte 300 verbunden ist.
NACHBEHANDLUNGS-POLIERVORRICHTUNG
Eine Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 ist unterhalb des Index-Tisches ( 1) befestigt und arbeitet mit der Spindel-Antriebsanordnung 108, befestigt in dem System 10, auf der gegenüberliegenden Seite des Index-Tischs 36, zusammen, um einen Endpolierschritt an jedem Wafer, der entlang des Bearbeitungswegs fortschreitet, vorzunehmen. Die Nachbearbeitungs-Poliervorrichtung, verwendet in Verbindung mit dem Wafer-Poliersystem 10, kann von irgendeiner Anzahl von bekannten Drehpoliervorrichtungen sein, wie beispielsweise solche, die von Engis Corporation erhältlich sind. In einer Ausführungsform kann die Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 eine lineare Poliervorrichtung, ähnlich zu der primären Wafer-Poliervorrichtung 38, beschrieben vorstehend, sein, angepasst so, um einen planarisierten Wafer durch Entfernen von Material von dem Wafer unter einer Rate geringer als 1000 (Å/min) zu entfernen.
Eine andere Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 zur Verwendung in dem Wafer-Poliersystem 10 ist in den 29-30 dargestellt. Diese Ausführungsform der Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 führt ein Design für eine gleichzeitige Dreh- und lineare Oszillations-Bewegung einer Polierplatte 330 aus. Die Polierplatte 330 trägt ein Polierkissen 332, verwendet dazu, feine Kratzer und Markierungen von der Oberfläche jedes Halbleiter-Wafers zu entfernen. Das Kissen 332 verwendet vorzugsweise ein Polierfluid, zum Beispiel eine Zuführung einer Schlämme, die mikroabrasive Mittel enthält, um Material von dem Wafer unter einer Rate geringer als 1000 Ångström pro Minute zu entfernen. Die Spindel-Antriebsanordnung dreht den Wafer, wenn der Wafer gegen die sich drehende, linear oszillierende Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 gehalten wird.
Die Drehplatte 330 verbindet sich mit einem Motor 338 über eine Welle 336. In einer Ausführungsform wird die Drehplatte unter einer Geschwindigkeit von 10-200 Umdrehungen pro Minute (U/min), steuerbar auf +/–1 U/min, gedreht. Der Motor 338, die Welle 336 und die Drehplatte 330 sind gleitend auf einer linearen Führungs-Anordnung 340, positioniert parallel zu der Oberfläche der Drehplatte 330, befestigt. Die lineare Führungs-Anordnung ist an dem Rahmen 346 der Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 befestigt. Ein linearer Aktuator 344, verbunden mit der linearen Führungs-Anordnung 340, oszilliert die Befestigungsplatte und befestigte Komponenten so, dass sich die Drehplatte 330 nach hinten und nach vorne in einer linearen Richtung entlang der linearen Führungs-Anordnung 340 bewegt, während sich die Drehplatte 330 gleichzeitig dreht. Die lineare Betätigungseinrichtung 344 ist dazu geeignet, die Drehplatte und befestigte Komponenten entlang der linearen Führungs-Anordnung unter einer Rate von 60-600 Hüben pro Minute zu oszillieren, wobei ein Hub der maximale Lauf in einer Richtung ist. Der Hub kann zwei Inch sein, wobei sich der lineare Aktuator +/- 1 Inch von einer Grundposition entlang der linearen Führungs-Anordnung bewegt.
Der lineare Aktuator kann von irgendeinem Typ eines linearen Aktuators sein, geeignet für eine lineare Bewegung der Drehplatte und von verbundenen Komponenten unter einer vorbestimmten Rate. Ein Drehpolier-Mechanismus, wie beispielsweise solche, die durch Engis Corporation hergestellt sind, können als der Drehplattenbereich der bevorzugten Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 verwendet werden. Obwohl die Ausführungsform einer Nachbehandlungs-Poliervorrichtung, dargestellt in den 29-30, so arbeitet, um gleichzeitig die Drehplatte zu drehen, während die Drehplatte in einer linearen Richtung oszilliert wird, kann die Nachbehandlungs-Poliervorrichtung so gesteuert werden, um nur die Drehplatte in einer linearen Richtung zu bewegen, ohne die Drehplatte zu drehen. Umgekehrt kann ein Wafer auch geeignet durch nur Drehen der Drehplatte und ohne Oszillieren der Drehplatte in einer linearen Richtung poliert werden.
STEUERARCHITEKTUR
31 stellt ein bevorzugtes Kommunikations-Netzwerk und eine Steuerarchitektur zum Handhaben einer Operation des Wafer-Poliersystems 10 dar. Vorzugsweise ermöglicht die Graphik-Benutzer-Schnittstelle 30, verwendet an der Anzeige 28 in der vorderen Endrahmen-Anordnung 12, eine direkte Wechselwirkung zwischen Benutzern und einer Cluster-Tool-Steuereinheit (CTC) 310. Die CTC 310 ist der Hauptprozessor für das System. Eine geeignete Cluster-Tool-Steuereinheit ist ein kompakter, auf einem PCI basierender Computer, der unter Microsoft NT 4.0 läuft. Die Graphik-Benutzer-Schnittstelle 30 ist vorzugsweise unter Verwendung von Wonderware In Touch Tools geschrieben. Eine SECS/GEM Schnittstelle kann unter Verwendung von GW Associates Tools geschrieben sein, um über eine RS-232 Verbindung 312 zu arbeiten, und wird für Kommunikationen mit einer anderen Ausrüstung verwendet. Die CTC 310 kommuniziert vorzugsweise mit Prozess-Modul-Steuereinheiten (PMC) 314 und einer Transport-Modul-Steuereinheit (TMC) 316 über ein Ethernet-Netzwerk 318.
Jede PMC 314 steuert die Betriebsweise einer Wafer-Bearbeitungsvorrichtung (d.h. die primären Poliervorrichtungen 38, die Nachbehandlungs-Poliervorrichtung 40 und die Abreib-Anordnung 32) entsprechend zu Befehlen von der CTC 310. Die PMCs 314 sind vorzugsweise kompakte, auf PCI basierende Computer, die mit einer pSOS+ Software laufen und dazu geeignet sind, mit der TMC 316 und anderen PMCs 314 über das Ethernet-Netzwerk 318 zu kommunizieren.
Die TMC 316 ist auch vorzugsweise ein kompakter, auf einem PCI basierender Computer, der mit einer pSOS+ Software läuft. Die TMC steuert die Kopf-Beladeeinrichtung 34, den Trocken- und Nass-Roboter 20, 24 und den Index-Tisch 36. Die TMC 316 enthält vorzugsweise eine Ablaufplanungs-Software zum Sicherstellen, dass die Halbleiter-Wafer geeignet über das System 10 verarbeitet werden.
ALLGEMEINE ERLÄUTERUNG DES PROZESSES
Ein bevorzugtes Verfahren zum Bearbeiten der Wafer unter Verwendung des Systems 10, beschrieben vorstehend, wird nachfolgend angegeben. Kassetten 16, gefüllt mit einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern, sind an der vorderen Endanordnung 12 installiert, um das Verfahren zu beginnen. Der Trocken-Roboter 20 entnimmt einzelne Wafer und platziert jeden auf der Überführungsstation 22. Die Überführungsstation wird den Wafer durch Drehen des Wafers, bis eine charakteristische Referenz-Markierung, zum Beispiel eine Kerbe oder eine Fläche, geeignet ausgerichtet ist, ausrichten. Der Nass-Roboter 24 reicht heraus bis zu der Überführungsstation 22, um den Wafer zu entnehmen und umzudrehen, so dass die Seite mit der Schaltung, falls eine vorhanden ist, nach unten weist. Der Nass-Roboter 24 trägt den Wafer in die rückwärtige Endrahmen-Anordnung 14 und legt ihn auf die Kopf-Beladeeinrichtung 34. Die Kopf-Beladeeinrichtung hebt dann den Wafer bis zu der Kopf-Anordnung 52 an.
Der Schritt einer Überführung des Wafers von der Kopf-Beladeeinrichtung zu der Kopf-Anordnung wird über eine synchronisierte Aktivität an der Kopf-Beladeeinrichtung 34 und der Kopf-Beladeeinrichtungs-Spindel-Antriebsanordnung 109, positioniert oberhalb der Kopf-Beladeeinrichtung, durchgeführt. An der Kopf-Beladeeinrichtung hat der Nass-Roboter gerade den Wafer auf den angehobenen Tragering 94 eingestellt. Der Ausrichtungsring 96 bewegt sich nach oben, um den Wafer auf dem Tragering 94 auszurichten. Die Kopf-Beladeeinrichtung hebt als nächstes das Rohr 90 an und befeuchtet die Rückseite des Wafers, um die Kopf-Anordnung 52 dabei zu unterstützen, den Wafer zu ergreifen, und zwar unter Verwendung eines Vakuums oder der Oberflächen-Spannung des Fluids. Da der Wafer zuvor umgedreht worden ist, weist die Rückseite des Wafers nach oben zu der Kopf-Anordnung 52 hin. Das Rohr 90 wird erniedrigt, nachdem die Befeuchtung abgeschlossen ist. Die Ausrichtungs- und Trageringe bewegen sich nach oben, um die Kopf-Anordnung zu treffen und den Wafer zu überführen.
Während die Rückseite des Wafers befeuchtet ist, bewegt sich die Spindel-Antriebsanordnung nach unten, um die Kopf-Anordnung zu ergreifen. Die positiven und negativen Bereiche der Werkzeug-Austausch-Einrichtung an der Spindel- und Kopf-Anordnung werden jeweils miteinander verriegelt. Der Kopf-Rückhaltemechanismus 68 gibt dann die Kopf-Anordnung 52 von dem Index-Tisch 36 frei. Die Spindel-Antriebsanordnung erniedrigt nun die Kopf-Anordnung nach unten über den Index-Tisch, um den Wafer zu treffen. Der Tragering 94 bewegt den befeuchteten Wafer nach oben, bis das Ansaugen der Luft durch die Luftkanäle 58 auf der Wafer-Aufnahmeplatte 54 den Wafer ergreift. Die Kopf-Anordnung wird zu dem Index-Tisch, verriegelt in dem Kopf-Rückhaltemechanismus, und freigegeben durch die Spindel, angehoben.
Der Index-Tisch dreht den Wafer zu der ersten, primären Wafer-Poliervorrichtung 38, um das Polieren zu beginnen. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Kopf-Anordnung, die den Wafer hält, mit der Spindel verbunden und wird nach unten zu der primären Wafer-Poliervorrichtung 38 gebracht. Die Spindel-Antriebsanordnung 108 über der primären Wafer-Poliervorrichtung bewegt den Wafer ungefähr 4 Inch nach unten von dem Index-Tisch aus, und während sich der Wafer unter einer konstanten Geschwindigkeit dreht, drückt sie den Wafer nach unten in das Polierkissen auf dem sich bewegenden Band 178 mit einer gemessenen, nach unten gerichteten Kraft hinein. Die Spindel-Antriebsanordnung 108, die Auflageplatten-Anordnung 260 und die Auflageplatten-Höhen-Einstelleinrichtung 262 nehmen Anweisungen von der Prozess-Modul-Steuereinheit 314 auf und arbeiten so zusammen, um den geeigneten Druck und die Ausrichtung zwischen dem Wafer und dem Band beizubehalten. Auch wird ein chemisches Poliermittel, wie beispielsweise eine 10% mikroabrasive Schlämme, kontinuierlich oder intermittierend auf das Polierkissen auf dem Band zugeführt, und der Wafer-Poliervorgang wird eingeleitet. Der Wafer wird nur teilweise poliert, vorzugsweise bis zur Hälfte poliert, und zwar an der ersten, primären Poliervorrichtung 38. Die Spindel-Anordnung zieht den Wafer zurück nach oben zu dem Index-Tisch nach einem teilweise Polieren des Wafers, und, nachdem die Kopf-Anordnung wieder mit dem Index-Tisch verbunden ist und sich die Spindel löst, befördert der Index-Tisch den Wafer zu der nächsten, primären Poliervorrichtung 38. Die Schritte eines Entfernens und Polierens des Wafers werden wiederholt, um das Polieren des Wafers abzuschließen.
Der Wafer wird wieder mit dem Index-Tisch verbunden und zu der Nachbehandlungs-Poliervorrichtung zum Entfernen irgendwelcher Kratzer oder von Fehlern, die von den primären Polierschritten verbleiben, bewegt. Nach einem Polieren in der Nachbehandlungs-Poliervorrichtung wird der Wafer erneut durch den Index-Tisch befördert und zu der Kopf-Beladeeinrichtung zurückgeführt. Die Kopf-Beladeeinrichtung führt mehrere Schritte während des Entladevorgangs durch. Das Rohr 90 hebt sich an und dichtet sich gegen den Index-Tisch ab. Düsen in der Kopf-Beladeeinrichtung sprühen DI-Wasser auf die Fläche des Wafers auf. Der Wafer-Tragering 94 hebt sich bis zu der Kopf-Anordnung an und die Kopf-Anordnung drückt den Wafer mit einem passenden Stoß an Gas oder Flüssigkeit weg. Der Ausrichtungsring 96 hebt sich um den Tragering herum an, um den Wafer auszurichten, und dann erniedrigen die Trage- und Ausrichtungsringe den Wafer. Mit dem Rohr noch gegen den Index-Tisch abgedichtet, spülen die Düsen 100 die Rückseite des Wafers und den Wafer-Rückhaltebereich der Kopf-Anordnung. Das Rohr erniedrigt sich nach dem Spülen und der Nass-Roboter entfernt den Wafer von der Kopf-Beladeeinrichtung, dreht ihn um und platziert dann den planarisierten Wafer in die Abreib vorrichtung für ein Endreinigen und Trocknen. Der Nass-Roboter sucht dann unmittelbar einen nicht polierten Wafer von der Wafer-Überführungsstation auf und platziert ihn in die Kopf-Beladeeinrichtung. Der Trocken-Roboter nimmt den gereinigten und getrockneten Wafer von der Abreibeinrichtung auf und platziert ihn zurück in die Kassette.
Diese Schritte werden mit jedem Wafer wiederholt, so dass alle Wafer durch dieselben Vorrichtungen gehandhabt werden. Alle vier Kopf-Aufnahmebereiche auf dem Index-Tisch sind mit Wafern belegt, wenn sich das System in vollem Betrieb befindet. Nachdem die Kopf-Beladeeinrichtung einen polierten Wafer von der Kopf-Anordnung entfernt, wird ein neuer Wafer auf die verfügbare Kopf-Anordnung gelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform hält, zu jedem Zeitpunkt, zu dem der Index-Tisch die Kopf-Anordnungen zu einer neuen Position über der nächsten Bearbeitungsstation dreht, der Index-Tisch an und jede Spindel-Antriebsanordnung entfernt die Kopf-Anordnung (und den befestigten Wafer), positioniert unterhalb davon, für eine Bearbeitung. Alle Bearbeitungsstationen führen deren jeweiligen Aufgaben zur selben Zeit aus. Ein Vorteil des bevorzugten Systems und des Verfahrens ist die verbesserte Übereinstimmung durch Bearbeiten jedes Wafers über denselben Bearbeitungsweg, um irgendwelche Diskrepanzen in der Planarisierung zwischen Wafern zu verhindern. Auch kann das System effektiver Wafer zum Unterteilen der Polierschritte in mehrere Schritte über zwei oder mehr Poliervorrichtungen unterteilen. Ein erhöhter Durchsatz wird durch Optimieren der Anzahl von Poliervorrichtungen 38, 40 entlang des Bearbeitungswegs erhalten, so dass ein kontinuierlicher Fluss von Wafern entlang des Bearbeitungswegs befördert wird. In der Ausführungsform, die vorstehend diskutiert ist, wird angenommen, dass die gesamte Zeit zum Polieren zweimal so lang wie die Abreib- und Trocknungsschritte ist, so dass zwei Poliervorrichtungen vorgesehen worden sind, und die Hälfte der Polieraufgaben an jede Poliereinrichtung stattfindet. Demzufolge kann sich der Index-Tisch von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation unter konstanten Intervallen drehen. Wie gesehen werden kann, können anderen Anzahlen von Poliervorrichtungen oder anderen Bearbeitungsstationen verwendet werden, in Abhängigkeit von den Grenzen irgendeiner Bearbeitungsstation oder dem Typ eines Polierens, der durchgeführt wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann das derzeit bevorzugte System so modifiziert werden, um getrennte Poliervorgänge entlang desselben Bearbeitungswegs auszuführen. Zum Beispiel kann, falls ein Wafer am besten unter Verwendung von zwei oder mehr chemisch nicht kompatiblen Poliervorgängen poliert wird, das System 10 so aufgebaut sein, um jede Poliervorrichtung, verwendet entlang des Bearbeitungswegs, zu isolieren, und den Wafer zwischen Polierschritten zu isolieren. In einer anderen, alternativen Ausführungsform kann ein Nass-Wafer-Haltebereich angrenzend an die Kopf-Beladeeinrichtung hinzugefügt werden, um bearbeitete, nasse Wafer zu bevorraten, falls die Abreibe-Anordnung ausfällt. Auf diese Art und Weise werden Schlämme-Verbindungen feucht verbleiben, bis irgendein Problem mit der Abreibeinrichtung korrigiert ist.
Vorstehend sind ein verbessertes System und ein Verfahren zum Polieren von Halbleiter-Wafern beschrieben worden. Das Verfahren umfasst die Schritte einer Bearbeitung aller Wafer über einen einzelnen Bearbeitungsweg und ein Unterteilen des Polierschritts auf mindestens zwei Poliereinrichtungen, um die Übereinstimmung und den Durchsatz zu erhöhen. Das System umfasst integrierte Polier-Hoch-Polier- und Abreibvorrichtungen, die entlang eines einzelnen Bearbeitungswegs zugänglich sind, unter Verwendung einer Fördereinrichtung mit einem Index-Tisch. Das System umfasst eine abnehmbare Kopf-Anordnung zum Austauschen der Kopf-Anordnung zwischen dem Index-Tisch und den Spindel-Antriebsanordnungen, positioniert an jeder Bearbeitungsstation. Eine Kopf-Beladeeinrichtung ist so ausgelegt, um Wafer, die sich zu und von dem Index-Tisch bewegen, zu beladen, zu entladen und zu spülen. Eine lineare Wafer-Poliervorrichtung umfasst eine automatische, pneumatische Bandspannung und -lenkung. Zusätzlich umfasst die Poliervorrichtung eine pneumatische Auflageplatte, die einen Verteiler besitzt, der eine unnötige Verrohrung beseitigt. Die Auflageplatte ist bewegbar an einer Auflageplatten-Höhen-Einstelleinrichtung befestigt, die genau die Auflageplatte und das Band zu dem Wafer während des Polierens ausrichtet. Eine Spindel-Antriebsanordnung, die eine zweistufige, vertikale Einstellung und eine präzise Möglichkeit einer nach unten gerichteten Kraft verwendet, ist auch vorgesehen.
Es ist vorgesehen, dass die vorstehende, detaillierte Beschreibung als erläuternd, im Gegensatz zu einschränkend, angesehen wird, und dass verständlich werden sollte, dass die nachfolgenden Ansprüche den Schutzumfang dieser Erfindung definieren.

Claims

Verfahren zum Durchführen chemisch-mechanischer Planarisierung einer Vielzahl von Halbleiterwafern durch Einrichten eines einzelnen Bearbeitungsweges für jeden der Vielzahl von Halbleiterwafern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Vielzahl zu planarisierender Halbleiterwafer; Bereitstellen einer Wafer-Poliervorrichtung (10) mit einer Vielzahl von Polierstationen (38), die um eine Wafer-Fördereinrichtung (36) herum angeordnet sind, wobei die Wafer-Fördereinrichtung (36) eine Vielzahl von Wafer-Aufnahmebereichen (42) aufweist und jeder Wafer-Aufnahmebereich (42) bewegt werden kann, um einen Halbleiter-Wafer aufzunehmen, und die Wafer-Fördereinrichtung (36) so betrieben werden kann, dass sie gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern sequenziell auf dem Verarbeitungsweg entlang bewegt, so dass jeder der Vielzahl von Halbleiter-Wafern den Verarbeitungsweg über die Wafer-Fördereinrichtung (36) durchläuft und jeder der Vielzahl von Halbleiter-Wafern sowohl an einer ersten als auch einer nächsten Polierstation (38) planarisiert wird; a) Überführen eines zu planarisierenden Halbleiter-Wafers zu der Wafer-Fördereinrichtung; b) gleichzeitiges Bewegen jedes einer Vielzahl zu planarisierender Wafer auf der Wafer-Fördereinrichtung an eine Position, die an eine entsprechende der Vielzahl von Polierstationen angrenzt; c) Entnehmen jedes der Vielzahl zu planarisierender Wafer von dem Wafer-Träger, Polieren jedes Wafers an einer entsprechenden Polierstation über einen festgelegten Zeitraum und Zurückführen der Wafer zu der Wafer-Fördereinrichtung; d) Entnehmen eines planarisierten Wafers von der Wafer-Fördereinrichtung; e) Wiederholen der Schritte a) bis d), bis der Halbleiter-Wafer vollständig planarisiert ist, wobei der festgelegte Zeitraum einer vorgegebenen Gesamt-Polierzeit, die erforderlich ist, um den Halbleiter-Wafer vollständig zu planarisieren, dividiert durch eine Gesamtzahl der Vielzahl von Polierstationen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren die Schritte des Transportierens eines planarisierten Halbleiter-Wafers zu einer Wafer-Reinigungseinrichtung (32) und des Reinigens des Wafers umfasst, um sämtliche Rückstände von dem Wafer zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polierschritte das Entfernen von Material von der Oberfläche eines zu planarisierenden Halbleiter-Wafers unter Verwendung einer linearen Wafer-Poliereinrichtung umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polierschritt an der ersten der Vielzahl von Polierstationen das Polieren eines zu planarisierenden Halbleiter-Wafers auf einer ersten linearen Wafer-Poliereinrichtung unter Verwendung einer ersten chemischen Aufschlämmungsverbindung umfasst und der Polierschritt an einer nächsten der Vielzahl von Polierstationen das Polieren des Halbleiter-Wafers auf einer zweiten linearen Wafer-Poliereinrichtung unter Verwendung einer zweiten chemischen Aufschlämmungsverbindung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das den Schritt des Abspülens eines zu planarisierenden Halbleiter-Wafers beim Transport des Halbleiter-Wafers von der ersten linearen Wafer-Poliereinrichtung zu der zweiten linearen Wafer-Poliereinrichtung umfasst, so dass die erste chemische Aufschlämmungsverbindung vor dem Durchführen des zweiten Poliervorgangs entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Überführens eines zu planarisierenden Halbleiter-Wafers zu der Wafer-Fördereinrichtung (36) die folgenden Schritte umfasst: Anlegen des Halbleiter-Wafers an einen Wafer-Haltekopf (52), wobei der Wafer-Haltekopf (52) abnehmbar an einer drehbaren, axial beweglichen Spindel (110) angebracht ist; Bewegen des Wafer-Haltekopfes (52) an eine Wafer-Kopfhalteeinrichtung (68) auf der Wafer-Fördereinrichtung (36); und Trennen des Wafer-Haltekopfes (52) von der Spindel (110) und lösbares Fixieren des Wafer-Haltekopfes (52) an der Wafer-Fördereinrichtung (36).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Anlegens des Halbleiter-Wafers an einen Wafer-Haltekopf (52) das Vorbefeuchten des Wafers, das Anheben des Wafers an den Wafer-Haltekopf mit einem Tragering (94), das Abstoßen des Wafers von dem Tragering (94) und das Herstellen einer Saugverbindung zwischen dem Wafer und dem Wafer-Haltekopf (52) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Vorbefeuchtens des Wafers das Besprühen des Wafers mit einer Flüssigkeit vor dem Anheben des Wafers an den Wafer-Haltekopf (52) umfasst und die Flüssigkeit unterstützend beim Erzeugen einer Saugverbindung zwischen dem Wafer und dem Wafer-Haltekopf wirkt.
Vorrichtung (10) zum Durchführen chemisch-mechanischer Planarisierung einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern durch Einrichten eines einzelnen Bearbeitungsweges für jeden der Vielzahl von Halbleiter-Wafern, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Wafer-Fördereinrichtung (36) mit einer Vielzahl von Wafer-Aufnahmebereichen (42), wobei jeder Wafer-Aufnahmebereich (42) so bewegt werden kann, dass er einen Halbleiter-Wafer aufnimmt; eine Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung (34) zum Beschicken der Wafer-Fördereinrichtung (36) mit Halbleiter-Wafern; eine erste Polierstation (38), die entlang des Bearbeitungsweges angeordnet ist, um einen Halbleiter-Wafer über eine vorgegebene Zeit zu planarisieren und einen teilweise planarisierten Halbleiter-Wafer herzustellen; eine zweite Polierstation (38), die entlang des Bearbeitungsweges angeordnet ist, wobei die zweite Polierstation so betrieben werden kann, dass sie einen teilweise planarisierten Halbleiter über die vorgegebene Zeit planarisiert, um einen vollständig planarisierten Halbleiter-Wafer herzustellen, eine Vielzahl von Spindelantriebsanordnungen (108), wobei jede der Spindelantriebsanordnungen (108) an eine entsprechende Polierstation (38) angrenzend angeordnet ist und wobei die Spindelantriebsanordnungen (108) so konfiguriert sind, dass sie einen Halbleiter-Wafer von der Wafer-Fördereinrichtung (36) zu der entsprechenden einen der Polierstationen (38) bewegen, wobei die Wafer-Fördereinrichtung (36) so betrieben werden kann, dass sie gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern sequenziell auf einem Bearbeitungsweg entlang bewegt, so dass jeder der Vielzahl von Halbleiter-Wafern den Bearbeitungsweg über die Wafer-Fördereinrichtung (36) durchläuft und jeder der Vielzahl von Halbleiter-Wafern sowohl an der ersten als auch der zweiten Polierstation (38) planarisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die des Weiteren eine Nachbesserungs-Polierstation (40) umfasst, die entlang des Bearbeitungsweges angeordnet ist, um einen vollständig planarisierten Halbleiter-Wafer von der Wafer-Fördereinrichtung (36) aufzunehmen, wobei die Nachbesserungs-Polierstation (40) so betrieben werden kann, dass sie verbliebene Kratzer und chemische Aufschlämmung von dem vollständig planarisierten Wafer entfernt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Nachbesserungs-Polierstation (40) eine Dreh-Schwabbeleinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Nachbesserungs-Polierstation (40) eine Band-Schwabbeleinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die des Weiteren eine Wafer-Reinigungseinheit (32) umfasst, die an die Wafer-Fördereinrichtung (36) angrenzend positioniert ist, wobei die Wafer-Reinigungseinheit (32) eine Wafer-Eingabestation und eine Wafer-Ausgabestation aufweist und die Wafer-Reinigungseinheit so betrieben werden kann, dass sie den vollständig planarisierten Wafer zwischen der Wafer-Eingabe- und der -Ausgabestation reinigt und trocknet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Wafer-Fördereinrichtung umfasst: einen drehbaren Schalttisch, wobei der drehbare Schalttisch unter einer Dreh-Schalteinrichtung (45) angeordnet und daran aufgehängt ist; und einen Motor, der mit der Dreh-Schalteinrichtung (45) verbunden ist und so gesteuert werden kann, dass er den Schalttisch in vordefinierten Schritten in einer einzelnen Richtung bewegt, so dass sich der Dreh-Schalttisch während der Wafer-Bearbeitung schrittweise durchgehend um 360° dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Wafer-Fördereinrichtung über den Wafer-Polierstationen (38) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Schalttisch eine Vielzahl horizontal angeordneter Arme (448) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein erstes Ende jedes der Arme (448) mit einem entsprechenden der Wafer-Aufnahmebereiche (442) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei ein zweites Ende jedes Arms an einer mittigen Nabe (448) angebracht ist und die mittige Nabe zur Verbindung mit der Dreh-Schalteinrichtung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste und wenigstens eine zusätzliche Polierstation jeweils eine Band-Poliereinrichtung umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Polierstation eine erste chemische Aufschlämmung nutzt und die zweite Polierstation eine zweite chemische Aufschlämmung nutzt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jede Spindelantriebsanordnung über einer entsprechenden Polierstation angeordnet ist und jede Spindelantriebsanordnung eine Spindel (110) zum Bewegen des Wafers von der Wafer-Fördereinrichtung (36) zu seiner entsprechenden Polierstation (38) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Spindel (110) beweglich mit einem Grobeinstellmechanismus (124) und einem Feineinstellmechanismus (126) verbunden ist und der Grobeinstellmechanismus (124) die Spindel im Wesentlichen über die gesamte Strecke von der Wafer-Fördereinrichtung zu einer Wafer-Poliereinrichtung an einer Wafer-Polierstation bewegt und der Feineinstellmechanismus (124) die Spindel (110) über den Rest der Strecke von der Wafer-Fördereinrichtung (36) zu der Polierstation (38) bewegt, bis der Wafer an eine Polierfläche der Wafer-Poliereinrichtung gepresst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Spindelantriebsanordnung (108) umfasst: eine drehbare, axial bewegliche Spindel (110); einen Hebelarm (136), der an der Spindel (110) angebracht ist und ein erstes Ende, das mit einem beweglichen Rahmen (130) verbunden ist, sowie ein zweites Ende hat, das mit einer Feineinstell-Spindelantriebseinrichtung (126) verbunden ist, wobei die Feineinstell-Spindelantriebseinrichtung (126) an dem beweglichen Rahmen (130) angebracht ist; und eine Grobeinstell-Spindelantriebseinrichtung (124), die an einem stationären Rahmen (132) angebracht und mit dem beweglichen Rahmen (130) verbunden ist, wobei die Grobeinstell-Spindelantriebseinrichtung (124) so eingerichtet ist, dass sie den beweglichen Rahmen (130) relativ zu dem stationären Rahmen (132) in einer axialen Richtung der Spindel (110) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Spindel (110) der Spindelantriebsanordnung (108) des Weiteren ein Wafer-Halteende umfasst und das Wafer-Halteende abnehmbar an einer Wafer-Halteeinrichtung angebracht werden kann, so dass die Spindel (110) mit verschiedenen Wafer-Haltevorrichtungen eingesetzt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Spindel (110) der Spindelantriebsanordnung (108) drehbar und axial beweglich an wenigstens einem Keillager angebracht ist und das Keillager an dem beweglichen Rahmen befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Grobeinstell-Spindelantriebseinrichtung (124) der Spindelantriebsanordnung (108) des Weiteren einen Antriebsspindelmotor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Feineinstell-Spindelantriebseinrichtung (126) der Spindelantriebsanordnung (108) des Weiteren einen Luftzylinder zum gesteuerten Einstellen der Position der Spindel (110) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, die des Weiteren eine Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung (34) umfasst, die eine Wafer-Fördereinrichtung (36) mit Halbleiter-Wafern beschickt und diese von ihr entnimmt, wobei die Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung umfasst: eine Spüleinschlusswanne (90), die an die Wafer-Fördereinrichtung (36) angrenzend angeordnet ist, wobei die Spüleinschlusswanne (90) ein offenes und ein geschlossenes Ende hat und das offene Ende auf die Wafer-Fördereinrichtung (36) zu gerichtet ist und die Spüleinschlusswanne (90) relativ zu der Wafer-Fördereinrichtung bewegt werden kann; einen Wafer-Aufnahmebereich, der so bemessen ist, dass er einen Halbleiter-Wafer aufnimmt, wobei der Wafer-Aufnahmebereich beweglich mit der Spülein schlusswanne (90) verbunden und relativ zu einer vertikalen Achse der Spüleinschlusswanne (90) koaxial angeordnet ist; und wenigstens eine Sprühdüse (100), die in der Spüleinschlusswanne (90) angeordnet ist, um einen Halbleiterwafer zu spülen.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Wafer-Aufnahmebereich der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung des Weiteren einen Tragering, der so bemessen ist, dass er einen Halbleiter-Wafer (94) trägt, und einen Ausrichtring (96) umfasst, der den Tragering umgibt, um den Halbleiter-Wafer auf dem Tragering auszurichten.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Spüleinschlusswanne (90) der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung (34) des Weiteren ein Dichtungselement (91) umfasst, das in der Spüleinschlusswanne um das offene Ende herum angeordnet ist, so dass das Dichtungselement (91) an der Wafer-Fördereinrichtung (36) abdichtet, wenn die Spüleinschlusswanne (90) zu der Wafer-Fördereinrichtung bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die wenigstens eine Düse (100) der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung so ausgeführt ist, dass sie einen Sprühstrahl aus deionisiertem Wasser in die Spüleinschlusswanne (90) einleitet.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die wenigstens eine Düse (100) der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungsvorrichtung (34) eine Düse, die so konfiguriert ist, dass sie einen Sprühstrahl aus deionisiertem Wasser einleitet, und eine Düse umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie ein Reinigungsmittel sprüht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, die des Weiteren einen Kopfhaltemechanismus (68) umfasst, der an jedem der Wafer-Aufnahmebereiche (42) an der Wafer-Fördereinrichtung (36) angebracht ist, wobei jeder Kopfhaltemechanismus (68) dazu dient, einen Wafer-Haltekopf (52) lösbar in der Wafer-Fördereinrichtung (36) zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Kopfhaltemechanismus (68) einen drehbaren Eingriffsabschnitt (70, 74) umfasst, der einziehbare Vorsprünge (78) an einem Innendurchmesser aufweist, und die einziehbaren Vorsprünge so konfiguriert sind, dass sie lösbar mit einem ausgesparten Bereich (79) an dem Wafer-Haltekopf (52) in Eingriff kommen.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei der Kopfhaltemechanismus (468) eine ringförmige Wand (470) umfasst, die um den Wafer-Aufnahmebereich der Wafer-Fördereinrichtung herum angeordnet ist, und die ringförmige Wand eine Vielzahl von Bolzenaufnahmeabschnitten (472, 473) zum Aufnehmen einer Vielzahl von Bolzen (474) aufweist, die um den Umfang des Wafer-Haltekopfes herum angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, die des Weiteren eine zentrale Steuerung (310) umfasst, die elektrisch mit der Wafer-Fördereinrichtung, der ersten und der zweiten Polierstation sowie der Nachbesserungs-Polierstation (40) verbunden ist, wobei die zentrale Steuerung so betrieben werden kann, dass sie Bearbeitung der Vielzahl von Halbleiter-Wafern auf dem Bearbeitungsweg verwaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 36, die des Weiteren umfasst: eine Wafer-Haltekassette (16), die eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern aufnimmt; einen ersten Wafer-Überführungsroboter (20), wobei der Wafer-Überführungsroboter so konfiguriert ist, dass er einzelne Halbleiter-Wafer zu der Wafer-Haltekassette und von ihr bewegt; eine Überführungsstation (22), die zwischen dem ersten Wafer-Überführungsroboter und einem zweiten Wafer-Überführungsroboter angeordnet ist, wobei die Überführungsstation einen Wafer-Aufnahmebereich zum Aufnehmen eines Wafers von dem ersten Wafer-Überführungsroboter aufweist; und wobei der zweite Wafer-Überführungsroboter (24) zwischen der Überführungsstation und der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungseinrichtung angeordnet ist, der zweite Wafer-Überführungsroboter des Weiteren an einen Nassreinigungsmechanismus (32) angrenzend angeordnet ist und der zweite Wafer-Überführungsroboter von der zentralen Steuerung (310) so gesteuert wird, dass er einen bearbeiteten Wafer von der Wafer-Fördereinrichtung-Beschickungseinrichtung (34) zu der Nassreinigungseinrichtung (32) und einen nicht bearbeiteten Wafer von der Überführungsstation (22) zu der Wafer-Fördereinrichtungs-Beschickungseinrichtung (34) transportiert.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei die Nachbesserungs-Polierstation (40) eine Linear-Poliereinrichtung umfasst, die so eingerichtet ist, dass sie Material von dem Wafer mit einer Rate von weniger als 1000 Å pro Minute entfernt.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die erste und die zweite Polierstation (38) jeweils eine Linear-Poliereinrichtung umfassen, die so eingerichtet ist, dass sie Material von dem Wafer mit einer Rate von wenigstens 1000 Å pro Minute entfernt.