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Dokumentenidentifikation DE19544328A1 30.05.1996
Titel Poliervorrichtung
Anmelder Ebara Corp., Tokio/Tokyo, JP;
Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, JP
Erfinder Nishi, Toyomi, Yokohama, Kanagawa, JP;
Togawa, Tetsuji, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Saito, Harumitsu, Yokohama, Kanagawa, JP;
Tsujimura, Manabu, Yokohama, Kanagawa, JP;
Yajima, Hiromi, Yokohama, Kanagawa, JP;
Himukai, Kazuaki, Chigasaki, Kanagawa, JP;
Kodama, Shoichi, Tokio/Tokyo, JP;
Imoto, Yukio, Zama, Kanagawa, JP;
Aoki, Riichiro, Tokio/Tokyo, JP;
Watase, Masako, Yokohama, Kanagawa, JP;
Shigeta, Atsushi, Fujisawa, Kanagawa, JP;
Mishima, Shiro, Yokkaichi, Mie, JP;
Kouno, Gisuke, Oita, JP
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 28.11.1995
DE-Aktenzeichen 19544328
Offenlegungstag 30.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.05.1996
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
IPC-Nebenklasse B24B 7/22   B24B 41/00   
Zusammenfassung Eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks. Die Poliervorrichtung weist folgendes auf: eine Gehäuseeinheit, eine Unterteilungswand, welche das Innere der Gehäuseeinheit, die mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt. Ein Polierabschnitt ist angeordnet in der ersten Kammer und mit einem Drehtisch, mit einem Poliertuch, welches an der Oberseite des Drehtischs angebracht ist, und mit einem weiteren Element insbesondere einen oberen Ring positioniert oberhalb des Drehtischs, um das Werkstück zu tragen, welches poliert werden soll. Dabei wird das Werkstück gegen das Poliertuch gedrückt und es ist ein ferner ein Reinigungsabschnitt vorgesehen, und zwar insbesondere angeordnet in einer zweiten Kammer und zwar zum Reinigen des polierten Werkstücks. Die Poliervorrichtung weist ferner eine Poliervorrichtung auf, um das Werkstück, welches poliert wurde von dem Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt zu transferieren. Dazu ist insbesondere eine Öffnung vorgesehen und ein Aufsatzglied ist ferner um Umgebungsluft von sowohl dem Polierabschnitt als auch dem Reinigungsabschnitt gesondert unabhängig abzugeben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung und insbesondere auf eine Poliervorrichtung mit einem Polierabschnitt zum Polieren eines Werkstückes wie beispielsweise eines Halbleiterwafers auf eine flache spiegelartige Endbearbeitung und ferner mit einem Reinigungsabschnitt zum Reinigen des polierten Werkstücks.

Der schnelle Fortschritt auf dem Gebiet der Integration von Halbleitervorrichtungen macht kleinere und kleinere Verdrahungs- und Anschlußmuster sowie Zwischenverbindungen erforderlich und auch schmälere Räume oder Abstände zwischen den Zwischenverbindungen, welche die aktiven Gebiete verbinden. Eines der verfügbaren Verfahren zur Bildung einer solchen Zwischenverbindung ist die Fotolithografie. Obwohl das Fotolithografieverfahren Zwischenverbindungen mit höchstens 0,5 Mikrometer Breite bilden kann, macht dieses Verfahren es notwendig, daß die Oberflächen auf denen die Musterbilder fokussiert werden sollen und zwar durch eine Schritt- oder Steppervorrichtung, so flach wie möglich sein müssen, weil die Fokustiefe des optischen Systems relativ klein ist.

Es ist daher notwendig, die Oberflächen der Halbleiterwafer für die Zwecke der Fotolithografie flach auszubilden. Ein übliche Möglichkeit des Flachmachens der Oberflächen der Halbleiterwafer besteht darin, diese mittels einer Poliervorrichtung zu polieren.

Üblicherweise besitzt eine Poliervorrichtung einen Drehtisch und einen oberen Ring, wobei diese mit entsprechenden individuellen Geschwindigkeiten sich drehen. Ein Abriebs- oder Abrasionstuch ist an der Oberseite des Drehtischs befestigt. Ein zu polierender Halbleiterwafer wird auf dem Abriebstuch angeordnet und zwischen dem oberen Ring und dem Drehtisch festgeklemmt. Während des Betriebs übt der obere Ring einen bestimmten Druck auf den Drehtisch aus und die Oberfläche des Halbleiterwafers, die gegen das Abriebstuch gehalten wird, wird daher poliert und zwar auf eine flache spiegelartige Endbearbeitung, wobei der obere Ring und der Drehtisch sich drehen.

Bei der Poliervorrichtung wird ferner eine Abriebsaufschlemmung von einer Düse an das Polier- oder Abriebstuch geliefert, welches an der Oberseite des Drehtischs angebracht ist. Die Abriebsaufschlemmung enthält Abrasions- oder Abriebsmaterial, wie beispielsweise Siliziumdioxid (SiO&sub2;) oder Cerdioxid (CeO&sub2;) und zwar mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger in einer Flüssigkeit. Die Abriebsaufschlemmung enthält Wasser, ein Abrasionsmaterial und eine kleine Menge eines Dispersionsmittels, um die Zusammenballung oder Aggregation des Abrasions- oder Abriebmaterials zu verhindern. Um ferner zusätzlich zu einer mechanischen Polierung einen chemischen Poliervorgang vorzusehen, kann eine Säure oder ein Alkalimaterial der Abriebsaufschlemmung hinzugegeben werden.

Die Oberfläche des polierten Halbleiterwafers ist im allgemeinen recht verunreinigt und zwar nicht nur mit Teilchen des Halbleitermaterials, sondern auch mit solchen des Abriebmaterials. Der Zählerstand oder die Menge der Verunreinigungen an der Oberfläche des Halbleiterwafers kann bis zu 100.000 Teilchen pro Wafer erreichen und es ist erforderlich, diesen Zählerstand oder diese Menge auf ungefähr 100 Teilchen pro Wafer durch irgendein effizientes Verfahren abzusenken.

Die konventionelle Poliervorrichtung könnte nicht in einem Reinraum angeordnet werden, weil die Staubteilchen durch die Poliervorrichtung selbst erzeugt werden. Sobald die Verunreinigungen, welche an der Oberfläche des polierten Halbleiterwafers anhaften, getrocknet sind, ist es schwer, die Verunreinigungen durch Reinigen zu entfernen. Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, die polierten Halbleiterwafer in Wasser aufzubewahren und zwar unmittelbar nach dem Poliervorgang und zwar insbesondere in einem speziell konstruierten Wasser enthaltenden Träger, der in den Reinraum gebracht wird, so daß die Halbleiterwafer in einer Reinigungsvorrichtung gereinigt werden können.

Bei der konventionellen Vorrichtung ist jedoch die Reinigungsvorrichtung abgelegen gegenüber der Poliervorrichtung und die Halbleiterwafer müssen von der Poliervorrichtung zu der Reinigungsvorrichtung in einem solchen Zustand gebracht werden, daß sie in Wasser aufbewahrt werden, wodurch die Produktivität der Halbleiterwaferherstellung sinkt. Da ferner die Reinigungsvorrichtung selbst recht verunreinigt wird durch die Staubteilchen, die an den Halbleiterwafern anhaften, ist es nicht möglich, allgemeine im Reinraum vorhandene Reinigungsvorrichtungen einzusetzen. Das heißt, es muß eine spezielle Reingigungsmaschine vorgesehen werden, die exklusiv zur Reinigung der polierten Halbleiterwafer dient. Dies bedeutet, hohe Kosten für die zu verwendenden Anlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Poliervorrichtung vorzusehen, die in einem Reinraum eingebaut werden kann und die nicht die umgebende Atmosphäre in dem Reinraum verunreinigt, und die ferner Werkstücke wie Halbleiterwafer polieren, reinigen und trocknen kann, so daß die Werkstücke an die nächste Verarbeitungsstation unter Verwendung regulärer Träger wie sie im Reinraum im allgemeinen verfügbar sind, abgegeben werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Poliervorrichtung vorzusehen, welche die Teilchenverunreinigung verhindern kann, die bei den Polieraktivitäten auftritt, so daß die Poliervorrichtung in einem Reinraum installiert werden kann.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks mit folgenden Merkmalen vorgesehen: ein Gehäuseeinheit; eine Unterteilungswand, welche das Innere der Gehäuseeinheit unterteilt und zwar in eine erste und zweite Kammer, wobei die Unterteilungswand eine erste Öffnung besitzt, um das Hindurchtreten des Werkstücks zu gestatten; einen Polierabschnitt mit einem Drehtisch mit einem Polier- oder Abriebstuch angebracht an der Oberseite desselben und mit einem oberen Ring positioniert oberhalb des Drehtischs zum Tragen des zu polierenden Werkstücks und zum Pressen des Werkstücks gegen das Abriebstuch, wobei der Polierabschnitt in der ersten Kammer angeordnet ist; einen Reinigungsabschnitt zum Reinigen des polierten Werkstücks, wobei der Reinigungsabschnitt in der zweiten Kammer angeordnet ist; eine Transfervorrichtung zum Transferieren oder Transportieren des polierten Werkstücks von dem Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt durch die erste Öffnung; und Ausstoßmittel zum Ausstoßen von Umgebungsluft von jeweils dem Polierabschnitt und dem Reinigungsabschnitt separat und unabhängig.

Erfindungsgemäß sind bei der Poliervorrichtung der Polierabschnitt und der Reinigungsabschnitt in der Gehäuseeinheit untergebracht, und die zwei Abschnitte sind voneinander durch die Unterteilungswand getrennt. Daher kann die gesamte Poliervorrichtung in einem Reinraum angeordnet werden, ohne daß die Reinraumatmosphäre verunreinigt wird. Die Halbleiterwafer können innerhalb der Poliervorrichtung poliert und gereinigt werden, und unter Verwendung regulärer allgemein in dem Reinraum verfügbaren Träger zu den nächsten Verarbeitungsstationen transferiert werden. Die zwei Abschnitte der Poliervorrichtung sind durch die Unterteilungswand getrennt und besitzen eine Öffnung, die mit einem Verschluß verschlossen ist, und die Umgebungsatmosphären im Polierabschnitt und im Reinigungsabschnitt werden gesondert und unabhängig voneinander abgesaugt oder gereinigt. Diese Anordnung verhindert, daß irgendwelche Staubteilchen, wie beispielsweise Nebel aus der Abriebsaufschlemmung und abgeschliffenes Material erzeugt während des Poliervorgangs den Reinraum verunreinigen, und zwar entweder dadurch, daß man den Polierabschnitt auf einem niedrigeren Druck als dem Druck im Reingigungsabschnitt hält, oder aber dadurch, daß man einen Verschluß schließt, der für das Öffnen der Unterteilungswand vorgesehen ist. Auch beide Maßnahmen können gleichzeitig vorgesehen sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Gehäuseeinheit; eine Unterteilungswand, welche einen Innenraum der Gehäuseeinheit in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, wobei die Unterteilungswand eine erste Öffnung aufweist, um den Hindurchtritt des Werkstücks zu gestatten; einen Polierabschnitt mit einem Drehtisch mit einem Abriebstuch befestigt an einer Oberseite des Drehtischs und mit einem oberen Ring oder oberen Befestigungselement positioniert oberhalb des Drehtischs zum Tragen des Werkstücks, welches poliert werden soll und zum Pressen des Werkstücks gegen das Abriebstuch, wobei der Polierabschnitt in der ersten Kammer angeordnet ist; einen Reinigungsabschnitt zum Reinigen des polierten Werkstücks, wobei dieser Reinigungsabschnitt in der zweiten Kammer angeordnet ist; eine Transfer oder Transportvorrichtung zum Transportieren oder Übertragen des polierten Werkstücks vom Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt durch die erste Öffnung; und Ausstoß oder Absaugmittel zum Ausstoßen von Umgebungsluft vom Polierabschnitt, insbesondere von jeweils dem Polierabschnitt und dem Reinigungsabschnitt; wobei der Reinigungsabschnitt eine Reinigungseinheit aufweist zum Reinigen des Werkstücks, während Reinigungslösungsmittel geliefert wird und ferner mit einer Trocknungseinheit zum Trocknen des Werkstücks, welches gereinigt wurde.

Bei der oben beschriebenen Poliervorrichtung ist insbesondere vorgesehen, daß ein Werkstück, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer in dem Polierabschnitt poliert wird, wobei das polierte Werkstück vom Polierabschnitt zum Reinigungsabschnitt transportiert wird, worauf dann das Werkstück in dem Reinigungsabschnitt gereinigt und getrocknet wird. Daher ist das von der Poliervorrichtung abgegebene Werkstück in einem sauberen und trockenen Zustand.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf die Poliervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Poliervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht des inneren der Poliervorrichtung der Fig. 3;

Fig. 4B eine perspektivische Ansicht einer in Fig. 4A gezeigten Kassette;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Innenanordnung der Poliervorrichtung der Fig. 3;

Fig. 6 eine Querschnittsdraufsicht der Poliervorrichtung der Fig. 3;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Luftströmung in der Poliervorrichtung der Fig. 3;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Bewegung der Halbleiterwafer in der Poliervorrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Poliervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine Seitenansicht der Innenanordnung der Poliervorrichtung gemäß Fig. 9; und

Fig. 11 eine Seitenansicht der Innenanordnung einer Poliervorrichtung gemäß einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Eine Poliervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie man in den Fig. 1 und 2 erkennt, besitzt eine Poliervorrichtung eine Gehäuseeinheit 1 mit Seitenwänden, einer oberen Wand und einer Bodenwand, wobei darinnen ein Polierabschnitt 2 untergebracht ist zum Polieren von Halbleiterwafern und ferner ist ein Reinigungsabschnitt 30 vorgesehen zum Reinigen der polierten Halbleiterwafer. Das Innere der Gehäuseeinheit 1 ist durch eine Unterteilungswand 22 in eine erste Kammer 48 und eine zweite Kammer 49 unterteilt. Der Polierabschnitt 2 ist in der ersten Kammer 48 angeordnet und der Reinigungsabschnitt 30 ist in der zweiten Kammer 49 angeordnet.

Der Polierabschnitt weist einen Drehtisch 3 und ein Halteelement- oder einen oberen Ring 5 auf, um ein Halbleiterwafer 4 zu halten und dieses gegen den Drehtisch 3 zu drücken. Der Drehtisch 3 ist mit einem Motor M&sub1; gekuppelt. Ein Abriebs- oder Poliertuch 7 ist an der Oberfläche des Drehtischs 3 angebracht. Der obere Ring 5 ist mit einem Ringkopf 8 gekuppelt, der mit einem oberen Ringmotor M&sub2; versehen ist und zwar zum Drehen des oberen Rings und ferner ist ein Luftzylinder 11 zur Vertikalbewegung des oberen Rings 5 vorgesehen, wodurch der obere Ring 5 auf und ab bewegbar ist und drehbar ist um eine Achse des oberen Rings 5. Der obere Ringkopf 8 ist über den Drehtisch 3 entlang Führungsschienen 9 bewegbar. Eine Abriebsaufschlemmung enthält Abriebsmaterial wie beispielsweise Silziumdioxid (SiO&sub2;) und Cerdioxid (CeO&sub2;) und zwar geliefert von einer Düse 10 auf die Oberseite des Poliertuchs 7.

Eine Ladevorrichtung 12 zum Liefern von Halbleiterwafern 4 an den oberen Ring 5 weist eine erste Transfereinheit 13, einen Inverter (Umdrehvorrichtung) 14 und eine zweite Transfereinheit 15 auf. Die erste Transfereinheit 13 nimmt den Halbleiterwafer 4 von einer Kassette 17 angeordnet an einer Kassettenstation 16 und transferiert den Halbleiterwafer 4 zum Inverter 14, der den Halbleiterwafer 14 invertiert oder umdreht, so daß die zu polierende Oberfläche nach unten weist. Der umgedrehte Halbleiterwafer 4 wird von der ersten Transfereinheit 13 empfangen und zur zweiten Transfereinheit 15 transferiert.

Die zweite Transfereinheit 15 weist ein Waferhalteglied 19 auf, um den Halbleiterwafer 4 zu halten und ferner weist die Einheit 15 ein Schraubstange 20 auf, die zur Vertikalbewegung des Waferhalteglieds 19 dient und das von der ersten Transfereinheit 13 transferierte Halbleiterwafer zum oberen Ring 5 transferiert.

Sodann wird der Wafer 4 dadurch poliert, daß man diesen gegen das Poliertuch 7 am Drehtisch 3 drückt. Nachdem der Poliervorgang vollendet ist, wird der Halbleiterwafer 4 zu einer Position oberhalb einer Wafertragstation 21 transferiert, und zwar durch den oberen Ring 5, der sich integral mit dem oberen Ringkopf 8 entlang der Führungsschienen 9 bewegt. Der Halbleiterwafer 9 wird von dem oberen Ring 5 entfernt und auf der Wafertragstation 21 plaziert.

Die den Polierabschnitt 2 von dem Reinigungsabschnitt 30 trennende Unterteilungswand 22 besitzt eine Öffnung 22a. Ein Verschluß 23 ist an der Öffnung 22a angeordnet, um als ein Tor für die Öffnung 22a zu wirken. Ein Inverter oder eine Umwendvorrichtung 24 ist benachbart zu der Unterteilungswand 22 angeordnet. Der Inverter 24 weist eine Inverterwelle 25 auf, ferner einen Inverterbetätiger 26 und einen Inverterarm 27. Der Arm 27 wird durch den Betätiger 26 durch die Inverterwelle 25 verdreht.

Wenn der Verschluß 23 offen ist, so dreht sich der Inverterarm 27 und hält den Halbleiterwafer 4 plaziert auf der Wafertragstation 21 durch Vakuumansaugen, und der Halbleiterwafer 4 wird invertiert während er zu der Reinigungsstation 20 transportiert wird und zwar durch die Umkehrbewegung des Inverterarms 27 durch die Öffnung 22a.

Der Reinigungsabschnitt 30 weist eine erste Stufe besitzende Reinigungseinheit 31 auf, um eine Primärreinigung des polierten Halbleiterwafers 4 auszuführen und ferner weist der Reinigungsabschnitt 30 eine zweite Stufe einer Reinigungseinheit 40 auf, um eine sekundäre Reinigung des Halbleiterwafers 4 auszuführen. Die erste- Stufe-Reinigungseinheit 31 weist folgendes auf: eine Vielzahl von Rollen 32 zum Halten des Außenumfangs des Halbleiterwafers 4 und zum Drehen des Halbleiterwafers 4; eine Schwammrolle oder eine Schwammwalze 33 zum Schrubben des Halbleiterwafers 4, und eine Reinigungslösungsmittelversorgungsleitung 34 zum Liefern von Reinigungslösungsmitteln wie beispielsweise Wasser zu dem Halbleiterwafer 4. Während der Halbleiterwafer 4 durch die Rollen 32 gehalten ist, wird der Halbleiterwafer 4 durch die Rollen 32 angetrieben durch einen (nicht gezeigten) Motor gedreht. Der primäre Reinigungsprozeß wird ausgeführt während die Schwammrolle 33 gegen den Halbleiterwafer 4 gedrückt wird, während Reinigungslösungsmittel an den Halbleiter von dem Halbleiterlösungsmittelversorgungsrohr 34 geliefert wird. Der der primären Reinigung unterworfene Halbleiterwafer 4 wird zu der zweiten Stufe-Reinigungseinheit 40 durch eine dritte Transfereinheit 35 transferiert oder transportiert.

Die dritte Transfereinheit 35 weist eine Waferhaltestation 36 auf, einen Waferhalteglied 37 oberhalb der Waferhaltestation 36, einen Motor 38 zum Drehen der Waferhaltestation 36 und eine Schraubenstange 39 zur Bewegung der Waferhaltestation 36 in Vertikalrichtung. Das Waferhalteglied 37 bewegt sich in horizontaler Richtung angedeutet durch einen Pfeil in Fig. 1 und sieht die Handhabung des Halbleiterwafers 4 vor, der weg von der Waferhaltestation 36 positioniert ist. Nach dem Empfang des Halbleiterwafers 4, der der primären Reinigung unterworfen war, sieht die dritte Transfereinheit 35, das Waferhalteglied 37 zurück und bewegt den Halbleiterwafer 4 zu einer Position oberhalb der Waferhaltestation 36. Sodann senkt die dritte Transfereinheit 35 die Waferhaltestation 36 ab, während die Waferhaltestation 36 gedreht wird und transferiert den Halbleiterwafer 4 zu der zweite-Stufe-Reinigungseinheit 40 durch erneutes Ausfahren des Waferhalteglieds 37.

Eine zweite-Stufe-Reinigungeinheit 40 weist eine Waferhaltestation 41 auf und ferner einen Motor 42 zum Drehen der Waferhaltestation 41, einen Reinigungsschwamm 43 zum Schrubben des Halbleiterwafers 4 und ein Reinigungslösungsmittelversorgungsrohr 44 zum Liefern von Reinigungslösungsmittel wie beispielsweise Wasser an den Halbleiterwafer 4. Der Wafer 4 wird auf der Waferhaltestation 41 gereinigt und zwar durch Lieferung von Reinigungslösungsmittel an den Halbleiterwafer 4 von dem Reinigungslösungsmittelversorgungsrohr 44 und durch Drücken des Reinigungsschwamms 43 gegen den Halbleiterwafer 4. Nachdem der Reinigungsprozeß vollendet ist, wird der Schwamm 43 zurückgezogen, die Wasserversorgung wird gestoppt und der Halbleiterwafer 4 wird durch schnelles Drehen der Waferhaltestation 41 mit hoher Geschwindigkeit durch den Motor 42 getrocknet.

Nachdem der sekundäre Reinigungsvorgang und das Drehtrocknen vollendet sind, wird der Halbleiterwafer 4 wiederum durch das Waferhalteglied 37 der dritten Transfereinheit 35 aufgenommen und wird zu einer Position oberhalb der Waferhaltestation 36 bewegt. Die Waferhaltestation 36 wird während ihrer Drehung angehoben und das Waferhalteglied 37 wird ausgefahren, um den polierten, gereinigten und getrockneten Halbleiterwafer in der Kassette 45 aufzubewahren.

Der Polierabschnitt 2 und der Reinigungsabschnitt 30 sind jeweils mit Auslaßkanälen 46 bzw. 47 ausgestattet, um Umgebungsluft im Polierabschnitt 2 und Reinigungsabschnitt 30 gesondert und unabhängig auszustoßen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Poliervorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 erläutert.

Ein Halbleiterwafer 4 wird aus der Kassette 17 entnommen und an der Kassettenstation 16 angeordnet, und zwar mittels eines Zungengliedes 13a der ersten Transfereinheit 13, sodann erfolgt der Transfer zu dem Inverter 14. Der Halbleiterwafer 4 wird durch den Inverter 14 invertiert oder umgedreht, so daß die zu polierende Oberfläche nach unten weist, wobei der Halbleiterwafer von der ersten Transferteinheit 13 aufgenommen wird und auf das Waferhalteglied 19 der zweiten Transfereinheit 15 übertragen oder transferiert wird.

Als nächstes bewegt sich der obere Ringkopf 8 entlang der Führungsschiene 9, so daß das Element oder der obere Ring 5 oberhalb des Waferhalteglieds 19 der zweiten Transfereinheit 15 angeordnet ist. Das Waferhalteglied 19 wird sodann angehoben, um den Halbleiterwafer 4, der darauf gehalten ist, zu dem oberen Ring 5 zu übertragen.

Der obere Ring 5 hält den Halbleiterwafer 4 und bewegt sich zu einer Polierposition oberhalb des Drehtisches 5. Der Drehtisch 3 und der obere Ring 5 werden in Rotation versetzt und die Abriebsaufschlemmung, die das Abriebsmaterial enthält wird von der Düse 10 zur Oberseite des Abriebstuchs oder Poliertuchs 7 auf dem Drehtisch 3 geliefert. Der obere Ring 5 wird abgesenkt und drückt den Halbleiterwafer 4 gegen das Poliertuch 7, wodurch das Halbleiterwafer 4 poliert wird.

Nachdem der Poliervorgang vollendet ist, bewegt sich der obere Ringkopf 8 entlang der Führungsschienen 9 und der das Halbleiterwafer 4 haltende obere Ring 5 ist direkt oberhalb der Wafertragstation 21 positioniert. Sodann wird der Halbleiterwafer 4 vom oberen Ring 5 entfernt und an der Wafertragstation 21 plaziert. Nunmehr bewegt sich der obere Ring 5 zu der zweiten Transfereinheit 15 hin, um den nächsten Poliervorgang eines weiteren Halbleiterwafers auszuführen.

Wenn der polierte Halbleiterwafer 4 auf der Wafertragstation 21 angeordnet ist, so wird der Verschluß 23 geöffnet und der Invertierarm 27 des Inverters 24 wird verdreht und oberhalb des Halbleiterwafers 4 positioniert, um den Halbleiterwafer 4 durch Vakuumansaugung aufzunehmen. Der Halbleiterwafer 4 wird sodann durch die umgekehrte Drehung des Armes 27 umgedreht und zu der erste-Stufe- Reinigungseinheit 31 transferiert. Zu dieser Zeit ist die Öffnung 22a der Unterteilungswand 22 in einer Öffnungsposition, um zu gestatten, daß der den Halbleiterwafer 4 haltende Arm 27 hindurchlaufen kann. Wenn der Halbleiterwafer 4 und der Arm 27 durch die Öffnung 22a gelaufen sind und vollständig in den Reinigungsabschnitt 30 bewegt sind, so wird die Öffnung 22a durch Schließen des Verschlusses 23 geschlossen.

Nachdem der Halbleiterwafer zu der erste-Stufe-Reinigungseinheit 31 durch den Arm 27 transferiert wurde, zieht sich der Arm 27 nach unten zurück. In der erste- Stufe-Reinigungs-Einheit 31 wird der Halbleiterwafer durch die Rollen 32 gehalten und durch die Rollen 32 verdreht. Die Primärreinigung wird ausgeführt durch Rotation des Halbleiterwafers 4 und durch Pressen der Schwammrolle 33 gegen den Halbleiterwafer 4 während Reinigungslösungsmittel von dem Reinigungslösungsversorgungsrohr 34 zu dem Halbleiterwafer 4 geliefert wird.

Der der primären Reinigung ausgesetzte Halbleiterwafer 4 wird durch die dritte Transfereinheit 35 empfangen. Nach dem Empfang des Halbleiterwafer 4 zieht die dritte Transfereinheit 35 das Waferhalteglied 37 zurück, um den Halbleiterwafer 4 oberhalb der Waferhaltestation 36 zu positionieren. Sodann wird die Waferhaltestation 36 abgesenkt, während sie gedreht wird und der Halbleiterwafer 4 wird zu der zweiten-Stufe-Reinigungseinheit 40 dadurch transferiert, daß das Waferhalteglied 37 wieder ausgefahren wird.

In der zweiten-Stufe-Reinigungseinheit 40 wird das Halbleiterwafer 4 durch die Waferhaltestation 41 gedreht und dadurch gereinigt, daß an den Reinigungsschwamm 43 gegen den Halbleiterwafer 4 drückt, während von dem Reinigungslösungsmittelversorgungsrohr 44 Reinigungslösungsmittel an den Halbleiterwafer 4 geliefert werden. Nachdem die Sekundärreinigung vollendet ist, wird der Reinigungsschwamm 43 zurückgezogen, die Wasserversorgung wird gestoppt und die Drehgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Motors 42 wird erhöht, um die Waferhaltestation 41 mit einer hohen Drehzahl zu drehen, wodurch die Drehtrocknung des Halbleiterwafers 4 bewirkt wird.

Der der sekundären Reinigung und der Trocknung ausgesetzte Halbleiterwafer 4 wird wiederum aufgenommen durch das Waferhalteglied 37 der dritten Transfereinheit 35. Nachdem der Halbleiterwafer 4 zu einer Position oberhalb der Waferhaltestation 36 bewegt wurde, wird die Waferhaltestation 36 angehoben während sie gedreht wird und das Waferhalteglied 37 wird ausgefahren, um den Halbleiterwafer 4 in die Kassette 45 zu transferieren.

Bei dem oben beschriebenen Polierverfahren wird der Eintritt von Nebel aus der Abriebsaufschlemmung und abgeschliffenen Teilchen des Halbleiterwafers vom Polierabschnitt 2 in den Reinigungsabschnitt 30 in effektiver Weise durch die zwischen dem Polierabschnitt 2 der Reinigungsstation 30 angeordnete Unterteilungswand 22 verhindert. Zusätzlich zu diesem strukturellen Merkmal der Poliervorrichtung sind gesonderte Ausstoßsysteme vorgesehen und zwar einschließlich der Ausstoßleitungen 46 und 47, um die Verunreinigung des Reinigungsabschnitts 30 zu verhindern. Dadurch, daß man den Innendruck des Polierabschnitts 2 niedriger hält als den Druck in dem Reinigungsabschnitt 30, ist es möglich, den an der Unterteilungswand 22 vorgesehenen Verschluß wegzulassen.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist es möglich, da der Polierabschnitt 2 und der Reinigungsabschnitt 30 in der Gehäuseinheit 1 untergebracht sind und zwar mit den Seitenwänden, der oberen Wand und der unteren Wand, sowie getrennt voneinander durch die Unterteilungswand 22, die Poliervorrichtung in einem Reinraum zu installieren, und es ist ferner möglich, den Halbleiterwafer 4 zu polieren und zu reinigen ohne die Reinraumatmosphäre durch Nebel und Staubteilchen erzeugt während des Polierens und des Reinigens zu verunreinigen. Ferner kann ein regulärer Waferträger im Reinraum verwendet werden, um die polierten, gereinigten und getrockneten Halbleiterwafer zu der nächsten Verarbeitungsstation zu transferieren.

Da ferner der Polierabschnitt 2 und der Reinigungsabschnitt 30 durch die Unterteilungswand 22 mit dem Verschluß 23 getrennt sind und gesonderte Ausstoß- oder Absaugsysteme einschließlich der Leitungen 46 und 47 für jeden Polierabschnitt 2 und Reinigungsabschnitt 30 vorgesehen sind, wird verhindert, daß der Nebel aus Abriebsaufschlemmung und abgeschliffenen Teilchen des Halbleiterwafers aus dem Polierabschnitt 2 in den Reinigungsabschnitt 30 eintritt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3-8 eine Poliervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Poliervorrichtung 50, die in einem Reinraum installiert ist. Eine Wand 53 mit einer Seitenwand 53A unterteilt den Reinraum in eine Arbeitszone 54 mit einem hohen Ausmaß an Reinheit und eine Nutzzone 55 mit einem niedrigen Ausmaß an Reinheit. Die Seitenwand 53A ist mit einer Kassettenliefer- oder Zuführöffnung 51 und einer Betätigertafel 52versehen. Die Poliervorrichtung 50 ist eine umschlossene Struktur und zwar durch eine Gehäuseeinheit, die Seitenwände 53A, 53B und eine Decke 53C aufweist und einen Lade/Entladeabschnitt enthält zur Lieferung einer Kassette, die eine Vielzahl von Halbleiterwafern speichert, wobei ferner ein Transferabschnitt zum Transfer der Halbleiterwafer vorgesehen ist, ein Polierabschnitt zum Polieren der Halbleiterwafer, eine Reinigungseinheit zum Reinigen der Halbleiterwafer, die poliert wurden und schließlich mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs der gesamten Vorrichtung. Alle diese Einheiten sind auf einer gemeinsamen Basis angebracht. Die gesamte Struktur der Poliervorrichtung ist durch die Seitenwände 53A, 53B und die Decke 53C umschlossen und somit in der Form eines Kastens.

Fig. 4A zeigt das Innere der Poliervorrichtung 50. Obwohl der Polierabschnitt 56 und alle anderen Abschnitte wie Lade/Entladeabschnitt 57, Transferabschnitt 58, Reinigungsabschnitt 59 und Steuerabschnitt 60 auf der gemeinsamen Basis 62 installiert sind, ist nur die letzt genannte Gruppe von Abschnitten vom Polierabschnitt 56 durch eine Unterteilungswand 61 isoliert oder getrennt. Die Unterteilungswand 61 besitzt eine Öffnung 71, welche den Hindurchtritt des Halbleiterwafers 4 gestattet.

Fig. 4B zeigt die Kassette 63 mit einer Vielzahl von Speicher- oder Aufbewahrungsregalen 67, auf denen die Halbleiterwafer 4 plaziert sind.

Wie man in Fig. 4A erkennt wird die von der Kassettenzuführöffnung 51 (vgl. Fig. 3) eingesetzte Kassette 63 auf einer Stufe 64 des Lade/Entladeabschnitts 57 plaziert und die Anzahl der Halbleiterwafer 4 und die Position der Speicherregale 67 werden mittels eines Sensors 65 detektiert und die Detektionsdaten werden in einem Computer 68 im Steuerabschnitt 60 gespeichert. Nachdem die obige Detektierung vollendet ist, nimmt ein Finger 70 eines Roboters 69 angeordnet am Transferabschnitt 58 ein Halbleiterwafer 4 aus der Kassette 63 heraus und zwar einen nach dem anderen.

Der aus der Kassette 63 herausgenommene Halbleiterwafer 4 wird zum Durchtritt durch die Öffnung 71 veranlaßt, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist, und zwar handelt es sich dabei um die Öffnung 71 in der Unterteilungswand 61, wobei der Halbleiterwafer 4 durch den Finger 70 des Roboters 69 gehalten wird. Der Halbleiterwafer 4 wird durch den oberen Ring 5 in dem Polierabschnitt 56 gehalten. Der durch den oberen Ring 5 gehaltene Halbleiterwafer 4 wird dadurch poliert, daß man den Halbleiterwafer 4 gegen das Abriebstuch 7 auf dem Drehtisch 3 drückt, wobei Abriebaufschlemmung an das Abrieb- oder Poliertuch 7 geliefert wird.

Der polierte Halbleiterwafer 4 wird durch den Roboter 69 zum Reinigungsabschnitt 59 transferiert, der eine Reinigungseinheit 74 und eine Trockeneinheit 75 aufweist. Nachdem das Reinigen des Halbleiterwafer 4 in der Reinigungseinheit 74 vollendet ist, wird der Halbleiterwafer 4 in der Trockeneinheit 75 getrocknet. Nachdem der Halbleiterwafer 4 getrocknet ist, wird der Halbleiterwafer 4 von dem Reinigungsabschnitt 59 durch den Roboter 69 auf das Speicherregal 67 der Kassette 63 transferiert. Durch die obigen Operationen wird eine Folge von Polier- und Reinigungsvorgängen des Halbleiterwafers ausgeführt und andere Halbleiterwafer 4 werden in der gleichen Art und Weise verarbeitet. Wenn alle Halbleiterwafer 4 in der Kassette 63 verarbeitet sind, dann wird die die polierten und gereinigten Halbleiterwafer 4 enthaltene Kassette 63 mit einer anderen Kassette 63 ersetzt, die zu polierende und zu reinigende Halbleiterwafer 4 enthält.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Inneren der Poliervorrichtung 50. Die Poliervorrichtung 50 ist durch die Unterteilungswand 61 in einer erste Kammer 77 und eine zweite Kammer 76 unterteilt. Der Polierabschnitt 56 ist in der ersten Kammer 77 angeordnet und der Lade/Entladeabschnitt 57, der Transferabschnitt 58, der Reinigungsabschnitt 59 und der Steuerabschnitt 60 sind in der zweiten Kammer 76 angeordnet.

Innerhalb der ersten Kammer 77 ist ein Trog 88 vorgesehen, und zwar um den Außenumfang des Drehtischs 3 herum, um zu verhindern, daß Aufschlemmungen oder dergleichen verstreut wird oder vielmehr im Trog gesammelt wird. Der Trog 88 und eine sich vom Trog 88 horizontal erstreckende Wand dienen zu Trennung der ersten Kammer 77 in eine obere Kammer 77a und eine untere Kammer 77b. Wie man in Fig. 5 erkennt, ist die obere Kammer 77a mit einer oberen Leitung 79 versehen, die einen Dämpfer 80 aufweist und die untere Kammer 77b mit einem unteren Kanal 81 mit einem Dämpfer 82 versehen. Die Kanäle 79 und 81 sind in einem Hauptkanal 93 vereinigt und zwar mit einer Auslaßöffnung 83a verbunden mit einem Auslaßrohr 95 (vgl. Fig. 3), welches sich von dem Reinraum in eine äußere Umgebung erstreckt.

Während des Poliervorgangs erzeugter Nebel wird von der Auslaßöffnung 83a durch die Oberleitung 79 und die Hauptleitung 83 ausgestoßen. Die von dem Antriebsriemen des Antriebsabschnitts 64 für den Drehtisch 3 erzeugten Staubteilchen werden von der Auslaßöffnung 83a durch den unteren Kanal 81 und die Hauptleitung oder den Hauptkanal 83 ausgestoßen. Ferner werden die Nebel und Staubteilchen aus der ersten Kammer 77 zu einer äußeren Umgebung durch das Auslaßrohr 95 abgegeben. Die Unterteilungswand 61 ist mit einer Öffnung 86 versehen und zwar gesondert von der Öffnung 71. Bewegliche Verschließmittel oder Jalousien 85sind an der Öffnung 86 vorgesehen, um die Öffnungsfläche der Öffnung 86 einzustellen.

Die Einlaßluft wird in die obere Kammer 77a in der folgenden Art und Weise eingeführt. Als erstes wird Luft mit hoher Reinheit von der Arbeitszone 54 in die zweite Kammer 76 durch die Waferzuführöffnung 51 eingeführt. Die Luft läuft dann durch die Öffnung 71 der Unterteilungswand 61 und die Öffnung 86, deren Öffnungsfläche in geeigneter Weise eingestellt wurde durch die Jalousien 85 und tritt dann in die obere Kammer 77a ein. Die Strömungsrate wird durch die Einstellung der Jalousien 85 und das Ventil 80 reguliert.

Die Menge der die untere Kammer 77b verlassenden Staubteilchen ist wesentlich kleiner als die Menge an Nebel aus Abriebsaufschlemmung von der oberen Kammer 77. Daher muß nur ein kleines Volumen an Luft von der unteren Kammer 77b fließen und somit ist das Öffnungsausmaß des Ventils 82 klein, um so einen geringfügig negativen Druck in der unteren Kammer 77b zu erzeugen. Eine kleine Luftmenge entsprechend der ausgestoßenen Luftmenge wird an die untere Kammer 77b geliefert, und zwar durch einen kleinen Zwischenraum zwischen den baulichen Gliedern.

Die Reinigungseinheit 74 und die Trocknungseinheit 75 angeordnet im Reinigungsabschnitt 59 in der zweiten Kammer 76 sind mit entsprechenden Auslaßleitungen 87a und 87b versehen, die Einstellventile 88&min; bzw. 89 besitzen. Die Leitungen 87a und 87b sind in eine Hauptleitung 90 vereinigt, und zwar mit einer Auslaßöffnung 90a verbunden mit dem Auslaßrohr 95 (vgl. Fig. 3). Daher wird der von der Reinigungseinheit 74 und der Trockeneinheit 75 erzeugte Nebel von der Auslaßöffnung 90a ausgestoßen, und zwar durch die Leitungen 87a und 87b und die Hauptleitung 90 und die Abgabe erfolgt an eine Außenumgebung durch das Auslaßrohr 95. Die Eingangsluft entsprechend der Ausgangsluft wird von der gemeinsamen Quelle von Nachfülluft an die zweite Kammer 76 geliefert und zwar durch die Waferzuführöffnung 51 und die Strömungsrate wird durch die Ventile 88 und 89 eingestellt.

Ein Verschluß ist an der Öffnung 71 der Unterteilungswand 61 vorgesehen und wird hauptsächlich für die Zwecke der Wartung verwendet. Wenn die erste Kammer 77 zur Zeit der Wartung offen ist, so wird der Verschluß 91 geschlossen, so daß der Staub nicht aus der ersten Kammer 77 in die zweite Kammer 76 durch die Öffnung 71 fließt.

Es ist hier möglich, anstelle der beweglichen Jalousien 85 die Öffnung 86 derart anzuordnen, daß die Öffnungsfläche der Öffnung 86 eingestellt werden kann, und ein Verschluß kann vorgesehen sein, um die Öffnung 86 zu öffnen und zu schließen. Ebenfalls können anstelle eines Verschlußes Schließmittel wie beispielsweise eine Tür verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsdraufsicht der Poliervorrichtung 50. Im Inneren der kastenförmigen Poliervorrichtung 50 sind der Polierabschnitt 56, der Reinigungsabschnitt 59, der Transferabschnitt 58 und der Steuerabschnitt 60 und dergleichen vorgesehen. Man erkennt, daß der Polierabschnitt 56 an der Innenseite angeordnet ist und zwar weg von der Arbeitszone 54.

Das Muster der Luftströmung durch die Poliervorrichtung 50 wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.

Die Luft in jeder Kammer, der ersten Kammer 77, die nur den Polierabschnitt 56 enthält und der zweiten Kammer 76, die den Reinigungsabschnitt und andere Abschnitte enthält, wird gesondert und unabhängig abgegeben oder ausgestoßen, so daß die entsprechenden Innendrücke von hoch auf niedrig abnehmen und zwar in der Reihenfolge von: Arbeitszone 54 des Reinraums, der zweiten Kammer 76 und der ersten Kammer 77. Die Luft von den ersten und zweiten Kammern 76 und 77 wird durch die Hauptleitungen 83 und 90 wie in Fig. 7 gezeigt, ausgestoßen. Die Reinluft von der Arbeitszone 54 tritt in die zweite Kammer 76 mit dem Reinigungsabschnitt 59 und anderen, ein und ein Teil der Luft fließt zu der Hauptleitung 90 in der zweiten Kammer 76. Der andere Teil, der in die zweite Kammer 76 eintretenden Reinluft läuft durch die Öffnung 71 der Unterteilungswand 61 und tritt in die erste Kammer 77 ein, die nur den Polierabschnitt 56 aufweist und sodann fließt die Luft zu der Leitung 83. Die Strömungsmuster des Reinluftstroms sind durch die Pfeile in Fig. 7 dargestellt.

Da die Luft von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite geleitet wird und ausgestoßen wird, um einen Druckgradienten aufrecht zu erhalten und zwar in der Reihenfolge des Reinraums, der zweiten Kammer 76 und der ersten Kammer 77, tritt keine Gegenströmung auf. Man versteht, daß Nebel und Staubteilchen erzeugt im Polierabschnitt 56 nicht in die Reinraumzone fließen und es besteht keine Verunreinigung der Reinigungsvorrichtungen, da die hoch verunreinigte Umgebungsluft nicht von der ersten Kammer 77 zur zweiten Kammer 76 fließt.

Ferner wird das Ausstoßen und das Einziehen der Umgebungsluft der Kammern und die Innendrücke der Kammern in der Poliervorrichtung 50 gesteuert und zwar durch Steuerung der Jalousien 85 an der Öffnung 86 und der Ventile 80, 82, 88 und 89 an den Kanälen 83 und 90. Daher kann der Luftstrom in geeigneter Weise mit einer minimalen Anzahl von Steuervorrichtungen gesteuert werden.

Es sei bemerkt, daß die einfache Form der Unterteilung der Innenstruktur der Poliervorrichtung 50 dazu führt, die Richtung des Luftstroms in der Poliervorrichtung festzulegen und somit die Konstruktion der Poliervorrichtung einfach zu machen, was zu einem einfachen Aufbau des Auslaßkanalsystems führt. Die vereinfachte Konstruktion sieht einen hohen Ausstoßwirkungsgrad vor, da der Druckabfall, der durch Biegungen und lange Auslaßdurchlässe oder eine komplizierte Unterteilung des Inneren der Poliervorrichtung hervorgerufen werden kann, verhindert wird.

Als nächstes sei die Bewegung der Halbleiterwafer innerhalb der Poliervorrichtung 50 unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.

Die Halbleiterwafer von der Arbeitszone 54 werden in die Poliervorrichtung 50 gebracht und laufen dann durch die zweite Kammer 76 mit dem Reinigungsabschnitt 59 und anderen und erreichen schließlich die erste Kammer 77 mit dem Polierabschnitt 56, um poliert zu werden. Das Polieren wird ausgeführt unter Verwendung eines Abriebmittels oder einer Abriebaufschlemmung und daher werden die polierten Halbleiterwafer mit restlichem Abriebaufschlemmittel verunreinigt. Die polierten Halbleiterwafer werden von der ersten Kammer 77 zu einer Reinigungsvorrichtung 59a in der zweiten Kammer 76 transferiert. Die gereinigten Halbleiterwafer werden zu einer Reinigungsvorrichtung 59b transferiert, um das Einheitsausmaß weiter zu steigern. Die Reinigungseinheit 74 weist die Reinigungsvorrichtungen 59a und 59b auf. Die gereinigten Halbleiterwafer werden in der Reinigungsvorrichtung 59b getrocknet und sodann zu der Arbeitszone 54 übertragen. Die Bewegung der Halbleiterwafer ist durch die Pfeile in Fig. 8 gezeigt.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, erfolgt die Bewegung der Halbleiterwafer, die gereinigt sind und von der Poliervorrichtung abgegeben werden, entgegen der Luftströmung, daher erfolgt die Übertragung des Halbleiterwafers in das Reinigungsgebiet in der Richtung eines höheren Reinheitsausmaßes, wodurch die Verunreinigung der Halbleiterwafer während des Transferschrittes verhindert wird.

Um die obige Wirkung zu erzielen seien die folgenden Betrachtungen hinsichtlich der Anordnung der Halbleiterwaferreinigungsvorrichtungen berücksichtigt. Wenn eine Vielzahl von Reinigungsvorrichtungen verwendet werden soll, so werden die Reinigungsvorrichtungen mit einem fortlaufend höherem Ausmaß an Reinheit in der Gegenrichtung zum reinen Luftstrom angeordnet. Anders ausgedrückt gilt folgendes: wenn das Reinheitsausmaß eines durch eine Reinigungsvorrichtung vorgesehenen Halbleiterwafers höher liegt, so sollte die Vorrichtung an einer weiter stromabwärts gelegenen Seite des Luftstroms positioniert sein. In Fig. 8 ist dies dargestellt durch die Positionierung der Reinigungsvorrichtung 59a, 59b. Wenn das Reinheitsausmaß des Halbleiterwafers in der Reinigungsvorrichtung 59b höher ist als das in der Reinigungsvorrichtung 59a, so wird die Reinigungsvorrichtung 59b an der stromaufwärts gelegenen Seite der Reinigungsvorrichtung 59a angeordnet. Das gleiche Prinzip gilt für die Halbleiterwafer in Transit, d. h. die Halbleiterwafer, die sich zwischen der Vielzahl von Reinigungsvorrichtungen bewegen.

Die Poliervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die folgenden Vorteile:

  • (1) Der Reinraum und der Reinigungsabschnitt 59 sind nicht mit Verunreinigungen verunreinigt, die in dem Polierabschnitt 56 erzeugt werden.
  • (2) Die polierten und gereinigten Halbleiterwafer oder die Antriebskomponenten wie beispielsweise Motore oder Leistungsgetriebeglieder werden nicht verunreinigt mit Verunreinigungen wie beispielsweise Staubteilchen und Nebel erzeugt in dein Polierverfahren.
  • (3) Die Steuerung der Luftströmung in jeder Kammer kann durch eine minimale Anzahl von Steuervorrichtungen erreicht werden.
  • (4) Die Richtung des Luftstroms ist festgelegt und die Konstruktion des Ausstoßsystems wird vereinfacht.
  • (5) Der Druckverlust wird minimiert und eine hohe Ausstoßeffizienz wird erreicht.


Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 eine Poliervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Poliervorrichtung der Fig. 9 und 10 ist identisch zur Poliervorrichtung gemäß den Fig. 3-5 mit der Ausnahme, daß eine Filtereinheit 100 an der Decke 53C vorgesehen ist. Diejenigen Teile gemäß den Fig. 9 und 10, die identisch zu denjenigen der Fig. 3-5 sind, werden durch identische Bezugszeichen bezeichnet und werden im folgenden nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Wie Fig. 9 zeigt, befindet sich oberhalb der Decke 53C eine Filtereinheit 100 zum Zirkulieren von Reinluft durch die zweite Kammer 76, welche den Lade/Entladeabschnitt 57, den Transferabschnitt 58 und den Reinigungsabschnitt 59 enthält.

Fig. 10 ist eine Seitenansicht des Inneren der Poliervorrichtung 50. Die Poliervorrichtung 50 ist die durch die Unterteilungswand 61 in eine erste Kammer 77 mit dem Polierabschnitt 56 und eine zweite Kammer 76 unterteilt, welch letztere den Lade/Entladeabschnitt 57, den Transferabschnitt 58, den Reinigungsabschnitt 59 und den Steuerabschnitt 60 besitzt.

Wie in Fig. 10 gezeigt, besitzt die Filtereinheit 100 einen Ventilator 101, einen Filter 102 mit einer 0,1 Mikrometer Filterkapazität und zwar angeordnet an der Austrittsseite des Ventilators 101 und einen chemischen Filter 103 zum Herausfiltern schädlicher Gase und zwar angeordnet an der Einlaßseite des Ventilators 101. Die vom Filter 102 abgegebene gereinigte Luft wird nach unten in das allgemeine Gebiet geblasen über den Bewegungsbereich des Robotors 69 und in ein Gebiet, welches die Reinigungseinheit 74 und die Trockeneinheit 75 enthält, d. h. über das Gebiet der Bewegung der Halbleiterwafer. Die Geschwindigkeit der Luftströmung liegt im Bereich von 0,3 bis 0,4 m/s, um so effektiv zu sein hinsichtlich der Verhinderung einer Querverunreinigung von benachbart angeordneten Halbleiterwafern. Ein Teil der in die obigen Gebiete geblasenen Luft strömt in die erste Kammer 77 und die entsprechenden Öffnungen der Reinigungseinheit 74 und der Trockeneinheit 75, der größte Teil der Luft steigt aber zum Boden der Poliervorrichtung 50 hinab.

Der Boden ist mit einem kastenförmigen Kanal oder Kanalkopf 104 versehen und zwar mit einer flachen Oberfläche. Der Kanal oder Kanalkopf 104 besitzt eine Anzahl von Öffnungen 105, deren jede Verschlußmittel oder eine Jalousie 106 aufweist und zwar zur Einstellung der Öffnungsfläche der Öffnung 105. Der Kanalkopf 104 ist mit der Filtereinheit 100 durch eine Kanalleitung oder ein Kanalrohr 107 verbunden. Die Luft, die zum Boden herabgestiegen ist, läuft durch die Öffnung 105 und strömt in den Kanalkopf 104 und wird in den chemischen Filter 103 durch das Kanalrohr 107 eingeführt.

Daher werden die schädlichen Gase von den nassen Halbleiterwafern 17 und die Flüssigkeitstropfen, die an dem Finger 20 des Robotors 19 anhaften und Spuren von Abriebsaufschlemmung enthalten, zusammen mit der hinabsteigenden Luftströmung durch den chemischen Filter 103 entfernt. Das Abriebsmaterial und die abgeschliffenen Teilchen des Halbleiterwafers, die mit dem Reinigungslösungsmittel herabgetropft sein können und am Boden getrocknet sind, werden daran gehindert durch die herabsteigende Luft zerstreut zu werden und ein Teil der Teilchen wird durch den Filter 102 entfernt.

Ergänzungsluft oder Nachfülluft wird hauptsächlich von den Luftversorgungsöffnungen 111 geliefert, deren jede Verschlußmittel oder Jalousie 110 aufweist und zwar angeordnet an der Filtereinheit 100. Eine kleine Luftmenge wird von der Kassettenöffnung 51 geliefert. Die Abstiegsgeschwindigkeit der Luft in der zweiten Kammer 76 kann dadurch eingestellt werden, daß man die Jalousien oder Öffnungsmittel 106 des Kanalkopfes 104 und auch die Öffnungsmittel 110 der Luftversorgungsöffnungen 100 für die Nachfülluft, einstellt.

Fig. 11 zeigt eine modifizierte Ausführung des dritten Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 9 und 10.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Filtereinheit 100 entfernt und die Decke der zweiten Kammer 76 ist ebenfalls entfernt. Ein Auslaß- oder Ausstoßventilator 112 ist an der Bodenoberfläche des Kanalkopfes 104 vorgesehen. Diese Art einer Vorrichtung kann in dem Fall verwendet werden, wo keine Erzeugung schädlicher Gase aus der Abriebsaufschlemmung vorliegt und die Poliervorrichtung in einem Reinraum relativ hoher Reinheit installiert ist. Es ist möglich, nur die herabströmende Umgebungsluft innerhalb des Reinraums zu verwenden. Die abwärts strömende Luft wird an einer Außenumgebung der Poliervorrichtung 50 durch den Auslaßventilator 112 abgegeben. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch die Basis der zweiten Kammer 76 mit zahlreichen Bodenöffnungen 105 versehen, und zwar über bzw. zusätzlich zu dem Kanalkopf 104 und die Umgebungsluft wird durch den Ausstoßventilator 112 durch den Kanalkopf 104 ausgestoßen.

Der Kanalkopf 104 muß nicht notwendigerweise eine flache Rohrform besitzen, sondern es können auch Rohre mit anderer Gestalt verwendet werden, solange sie nur in der Lage sind, den nach unten gerichteten Fluß an Umgebungsluft aufzusammeln. Auch hängen die Betriebsparameter der Vorrichtung, wie beispielsweise die Filterfähigkeit und die Notwendigkeit eines chemischen Filters von einem speziellen Reinheitsausmaß im Reinraum ab und von der Art der Abriebsaufschlemmung, die in dem Poliervorgang verwendet werden soll.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Fig. 9-11 wird die Teilchenverunreinigung der Halbleiterwafer, die poliert und gereinigt wurden in der Poliervorrichtung erreicht und die Entfernung schädlicher Gase. Daher kann die Poliervorrichtung in dem Reinraum installiert werden, wodurch die Einschränkungen hinsichtlich der Produktionsbedingungen beseitigt werden, etwa hinsichtlich der Arten von verwendbarer Abriebsaufschlemmung und es ergibt sich ein höher Grad an Freiheit hinsichtlich der Anordnung des Poliervorgangs zum Zwecke der Handhabung unterschiedlicher Arten von Oberflächenschichten von Halbleiterwafern bei der Erzeugung einer großen Verschiedenheit von Halbleitervorrichtungen.

Die erfindungsgemäße Poliervorrichtung kann unterschiedliche Werkstücke verarbeiten, einschließlich Halbleiterwafern, Glassubstraten, und dergleichen.

In den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen der Fig. 3-11 können auch die integral vorgesehene Ladestation und Entladestation unabhängig voneinander vorgesehen sein.

Bei der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung wird ein Halbleiterwafer in dem Polierabschnitt poliert, der polierte Halbleiterwafer wird vom Polierabschnitt zum Reinigungsabschnitt transferiert und der Halbleiterwafer wird gereinigt und getrocknet und zwar in dem Reinigungsabschnitt. Daher wird der Halbleiterwafer von der Poliervorrichtung in einem Zustand abgegeben, wo der Halbleiterwafer sowohl sauber als auch trocken ist.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

Eine Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks. Die Poliervorrichtung weist folgendes auf: eine Gehäuseeinheit, eine Unterteilungswand, welche das Innere der Gehäuseeinheit, die mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt. Ein Polierabschnitt angeordnet in der ersten Kammer und mit einem Drehtisch, mit einem Poliertuch, welches an der Oberseite des Drehtischs angebracht ist, und mit einem weiteren Element insbesondere einen oberen Ring positioniert oberhalb des Drehtischs, um das Werkstück zu tragen, welches poliert werden soll. Dabei wird das Werkstück gegen das Poliertuch gedrückt und es ist ein ferner ein Reinigungsabschnitt vorgesehen, und zwar inbesondere angeordnet in einer zweiten Kammer und zwar zum Reinigen des polierten Werkstücks. Die Poliervorrichtung weist ferner eine Poliervorrichtung auf, um das Werkstück, welches poliert wurde von dem Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt zu transferieren. Dazu ist insbesondere eine Öffnung vorgesehen und ein Aufsatzglied ist ferner um Umgebungsluft von sowohl dem Polierabschnitt als auch dem Reinigungsabschnitt gesondert unabhängig abzugeben.


Anspruch[de]
  1. 1. Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei folgendes vorgesehen ist:

    eine Gehäuseeinheit;

    eine Unterteilungswand, welche einen Innenraum der Gehäuseeinheit unterteilt und zwar in eine erste Kammer und eine zweite Kammer, wobei die Unterteilungswand eine erste Öffnung aufweist, um zu gestatten, daß das erwähnte Werkstück dahindurch läuft;

    ein Polierabschnitt mit einem Drehtisch mit einem Poliertuch angebracht an der Oberseite davon und mit einem Element oder oberen Ring positioniert oberhalb des Drehtischs zum Tragen des Werkstücks, welches poliert werden soll und zum Pressen des Werkstücks gegen ein Poliertuch, wobei der Polierabschnitt in der ersten Kammer angeordnet ist;

    ein Reinigungsabschnitt zum Reinigen des Werkstücks, das poliert wurde und wobei der Reinigungsabschnitt in der zweiten Kammer angeordnet ist;

    eine Transfer- oder Transportvorrichtung zum Transferieren des polierten Werkstücks von dem Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt durch die erste Öffnung; und

    Auslaßmittel zum Abgeben von Umgebungsluft von sowohl dem Polierabschnitt als auch dem Reinigungsabschnitt und zwar gesondert und unabhängig voneinander.
  2. 2. Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reinigungsabschnitt eine Reinigungseinheit aufweist und zwar zum Reinigen des Werkstücks, während Reinigungslösungsmittel geliefert wird und ferner mit einer Trockeneinheit zum Trocknen des Werkstücks, welches gereinigt wurde.
  3. 3. Poliervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner ein Verschluß vorgesehen ist zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung der Unterteilungswand.
  4. 4. Poliervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, wobei folgendes vorgesehen ist:

    ein Ladeabschluß zum Anordnen einer Kassette, die eine Vielzahl von Werkstücken enthält;

    eine Entladeabschnitt zum Anordnen einer Kassette, die das Werkstück enthält, welches gereinigt wurde;

    eine Transferabschnitt zum Herausnehmen eines Werkstücks aus der Kassette und zum Transferieren des Werkstücks; und

    ein Steuerabschnitt zum Steuern des Betriebs der Poliervorrichtung;

    wobei der Ladeabschnitt, der Entladeabschnitt und der Transferabschnitt und der Steuerabschnitt in der zweiten Kammer angeordnet sind.
  5. 5. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei die Gehäuseeinheit eine Kassettenlieferöffnung aufweist und zum Liefern der Kassette an den mindestens ein Ladeabschnitt und den Entladeabschnitt.
  6. 6. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch l dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungswand eine zweite Öffnung besitzt und Mittel zum Einstellen der Umgebungsluftströmung an der zweiten Öffnung.
  7. 7. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: eine um den Drehtisch herum angeordnete Wand und zwar sich horizontal erstreckend und die erste Kammer in eine obere Kammer und eine untere Kammer unterteilend; und wobei die Abgabe- oder Ausstoßmittel erste Leitungsmittel aufweisen und zwar einschließlich Leitungen, die in Verbindung stehen mit der oberen bzw. der unteren Kammer und die jeweils ein Ventil aufweisen, und wobei ferner eine Hauptleitung oder ein Hauptkanal vorgesehen ist, der mit den erwähnten Leitungen oder Kanälen in Verbindung steht und ferner in Verbindung steht mit der Außenumgebung.
  8. 8. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 2, wobei die Auslaßmittel zweite Kanal- oder Leitungsmittel aufweisen und zwar einschließlich einer Leitung oder eines Kanals, der mit der Reinigungseinheit in Verbindung steht und ein Ventil aufweist und mit einem Hauptkanal oder eine Hauptleitung verbunden mit dem erwähnten Kanal und in Verbindung stehend mit der Außenumgebung.
  9. 9. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei folgendes vorgesehen ist:

    eine Filtereinheit mit einem Ventilator und Filtermitteln angeordnet an einem Deckenabschnitt oberhalb der zweiten Kammer; und

    dritte Leitungs- oder Kanalmittel zum Zirkulieren von Umgebungsluft in der zweiten Kammer durch die Filtereinheit.
  10. 10. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, wobei die dritten Kanalmittel einen Kanalkopf aufweisen und zwar angeordnet an einem unteren Teil der zweiten Kammer und mit einer Vielzahl von Öffnungen, und wobei ein Kanal vorgesehen ist, der die Filtereinheit und den Kanalkopf verbindet, wobei schließlich Mittel vorgesehen sind zur Einstellung der Umgebungsluftströmung an den Öffnungen des Kanalkopfes.
  11. 11. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit ein chemisches Filter aufweist und zwar angeordnet an der Umgebungslufteinlaßseite des Ventilators.
  12. 12. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßmittel eine Luftströmung bilden, um so Innendrücke zu erzeugen, welche von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert abnehmen und zwar in der folgenden Ordnung: ein Reinraum, in dem die Poliervorrichtung installiert ist, die erwähnte zweite Kammer, und die erwähnte erste Kammer.
  13. 13. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 12, wobei das zu polierende Werkstück in die erste Kammer durch die zweite Kammer eingeführt wird und wobei das in der ersten Kammer polierte Werkstück von der ersten Kammer in die zweite Kammer transferiert wird und wobei das in der zweiten Kammer gereinigte Werkstück von der zweiten Kammer zu dem Reinraum hin abgegeben wird.
  14. 14. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 12, wobei der Reinigungsabschnitt eine Vielzahl von Reinigungsvorrichtungen aufweist und zwar vorgesehen mit einem fortlaufend höheren Reinheitsausmaß des Werkstücks, wobei diese Reinigungsvorrichtungen entgegen der Strömungsrichtung des Luftflusses in der zweiten Kammer angeordnet sind.
  15. 15. Poliervorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei folgendes vorgesehen ist:

    eine Gehäuseeinheit;

    eine Unterteilungswand, welche das Innere der Gehäuseeinheit in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, wobei die Unterteilungswand eine erste Öffnung besitzt, um den Hindurchgang des erwähnten Werkstückes zu gestatten;

    ein Polierabschnitt mit einem Drehtisch mit einem Poliertuch, angebracht an der Oberfläche davon und mit einem oberen Ring positioniert oberhalb des Drehtischs zum Tragen des Werkstücks, welches poliert werden soll und zum Drücken des Werkstücks gegen das Poliertuch, wobei der Polierabschnitt in der ersten Kammer angeordnet ist;

    ein Reinigungsabschnitt zum Reinigen des Werkstücks, das poliert wurde und wobei der Reinigungsabschnitt in der zweiten Kammer angeordnet ist;

    eine Transfervorrichtung zum Transferieren des Werkstücks, welches poliert wurde von dem Polierabschnitt zu dem Reinigungsabschnitt durch die erste Öffnung; und

    Auslaßmittel zum Auslassen der Umgebungsluft aus dem Polierabschnitt;

    wobei der Reinigungsabschnitt eine Reinigungseinheit umfaßt zum Reinigen des Werkstücks während Reinigungslösungsmittel zugeführt wird und ferner mit einer Trockeneinheit zum Trocknen des Werkstücks, welches gereinigt wurde.
  16. 16. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 15, wobei ferner folgendes vorgesehen sein: vierte Kanalleitungsmittel einschließlich eines Kanal- oder Leitungskopfs angeordnet an einem unteren Teil der zweiten Kammer und mit einer Vielzahl von Öffnungen und mit einem Auslaßventilator vorgesehen an dem Kanalkopf zum Ausstoßen von Umgebungsluft in der zweiten Kammer durch den Kanalkopf.






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