DE19540626A1

DE19540626A1 - Poliervorrichtung

Info

Publication number: DE19540626A1
Application number: DE19540626A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Hirose; Seiji Ishikawa; Norio Kimura; Yoshimi Sasaki; Kouki Yamada; Fujio Aoyama; Noburu Shimizu; Katsuya Okumura
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1996-06-05
Also published as: KR100404434B1; US5643056A; KR960015778A; JPH08186089A; JP3566417B2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Polieren von Materialien und bezieht sich inbesondere auf eine Poliervorrichtung mit einer sich drehenden Trom mel, an der ein Polierkissen oder Poliertuch angebracht ist, um ein Objekt, wie beispielsweise Halbleiterwafer zu polieren und zwar auf eine flache und spiegelartige End bearbeitung hin.

Die in den letzten Jahren entwickelten, eine hohe Dichte besitzenden integrierten Halbleitervorrichtungen machen zunehmend feinere Mikroschaltungen erforderlich und der Abstand oder der Zwischenlinienabstand bzw. der Zwischen zeilenabstand zeigte einen stets abnehmenden Trend. Für optische Lithografievorgänge basierend auf einem Zwi schenzeilenabstand von weniger als 0,5 Mikrometer ist die Fokusiertiefe flach oder gering und an dem zu polierenden Objekt ist eine mit hoher Präzision vorzusehende Flach heit bzw. Ebenheit erforderlich, und zwar koinzident mit der Fokusierebene der Schrittvorrichtung bzw. des "steppers". Dieses Erfordernis bedeutet, daß die Wafer oberfläche extrem eben oder flach ausgebildet sein muß, und ein erster Schritt bei der Erreichung einer derarti gen Präzision hinsichtlich Flachheit fängt damit an, daß man die richtige Oberflächenpräparation durch Polieren mit einer Poliervorrichtung vorsehen muß.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer konventionellen Polier vorrichtung, die einen Drehtisch 30 und einen oberen Ring 31 aufweist, der einen gewissen Anpressdruck auf den Drehtisch 30 und ein Polierobjekt 32, wie beispielsweise einen dazwischen angeordneten Halbleiterwafer ausübt. Ein Polierkissen 34 ist auf der Oberseite des Drehtischs 30 vorgesehen und zwar am Polierobjekt, wobei durch Drehung eine flache spiegelpolierte Oberfläche vorgesehen wird. Eine Abgabedüse 33 dient dazu, um eine Polierlösung Q auf das Polierkissen 34 aufzutragen, welches dazu dient, die Polierlösung Q zurückzuhalten. Normalerweise wird der Poliervorgang dadurch ausgeführt, daß man das zu polier ende Objekt 32 unterhalb des oberen Rings 31 hält, so daß die zu polierende Oberfläche auf das Polierkissen 34 hin weist. Bei einer solchen Anordnung der Poliervorrichtung sind zum Vorsehen einer ausreichenden relativen Drehzahl zwischen der zu polierenden Oberfläche und dem Polierkis sen 34 die Mittelachsen des oberen Rings und des Dreh tischs versetzt, d. h. sie sind nicht konzentrisch vorge sehen, um so eine ausreichende Drehversetzung des Wafers bezüglich des Polierkissens zu erreichen. Diese Art der Anordnung macht eine Konfiguration nötig, wo der Außen durchmesser des Drehtisches mehrere Male größer sein muß als das Halbleiterwaferobjekt. Ferner ist es auch notwen dig, eine hinreichende Festigkeit und Starrheit für den Drehtisch und den Tischrahmen vorzusehen, wobei die Hori zontalausrichtung des Drehtischs beibehalten wird, um die Erzeugung schädigender, den Polierprozeß störender Schwingungen des Drehtischs zu verhindern. Für die Poli ervorrichtung, der in Fig. 12 gezeigten Art führen diese Konstruktionserfordernisse unvermeidbar zur Notwendig keit, daß ein großer Anlagenraum erforderlich ist, um ei ne große Poliervorrichtung unterzubringen.

Bei einer Poliervorrichtung der oben erwähnten Art, bei der das Objekt auf dem oberen Ring 31 gehalten wird, wird die Oberfläche des zu polierenden Halbleiterwafers 32 ge gen das Polierkissen 34 auf dem Drehtisch gedrückt und es ist nicht möglich, den Zustand der Waferoberfläche wäh rend des Poliervorgangs zu beobachten. Die Folge davon ist es, daß es schwierig ist, festzustellen, welche Menge an Oberflächenmaterial (wie beispielsweise ein Oberflä chenoxidfilm) entfernt wurde oder auf dem Wafer verblieb, ohne den Wafer in irgendeiner Art zu stören. Verfahren zur Bestimmung der Menge des entfernten Film- oder Schichtmaterials oder des verbleibenden Materials sind beispielsweise in US-Patent Nr. 5 089 716 beschrieben, wobei sich dieses Patent auf die Bewegung des Wafers weg vom Drehtisch während des Polierens bezieht. Ein anderes Verfahren gemäß US-Patent Nr. 5 196 353 basiert auf der Messung von Veränderungen in der Temperatur des Wafers, um die vergangene Polierzeit zu bestimmen. Diese Verfah ren führen jedoch zu einer komplizierten Konfiguration der Vorrichtung; obwohl beide Verfahren eine gewisse Beo bachtung des Oberflächenzustandes gestatten, vertraut das erstere auf eine intermittierende Überprüfung der Ober fläche während des Polierens, wohingegen das letztere auf ein indirektes Verfahren zurückgeht, und zwar basierend auf der Temperaturveränderung im Wafer, wobei aber in je dem Fall es schwierig ist, ein zufriedenstellendes Präzi sionsniveau beim Meßergebnis zu erreichen.

Andererseits beschreibt die japanische offengelegte Pa tentveröffentlichung H2-269552 eine Poliervorrichtung mit einer sich drehenden Trommel. Dieses Polierverfahren ver wendet eine sich drehende Trommel mit einer zylindrischen Form und zwar erfolgt die Drehung während des Polierens der Oberfläche durch Kontaktieren der Waferoberfläche mit der Umfangsoberfläche der Trommel. Die Kontaktfläche oder die Kontaktzwischenfläche zwischen der Trommel und der Waferoberfläche liegt im wesentlichen entlang einer lini enförmigen Region auf der zu polierenden Oberfläche und eine Polierlösung wird zur Kontaktregion hin geliefert, während eine gewisse relative Linearbewegung entlang ei nes Pfades vorgesehen wird, der in geeigneter Weise be züglich der Trommelachse vorgesehen ist.

Die Poliervorrichtung mit einer umlaufenden Trommel macht keinen einen großen Durchmesser besitzenden Drehtisch, wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 12 erforderlich und daher kann die Vorrichtung der Trommelbauart kompakt und leichtgewichtig hergestellt werden. Ein weiterer wichti ger Vorteil dieser Vorrichtungsbauart besteht darin, daß der Benutzer in der Lage ist, die Oberfläche des Halblei terobjekts, welches poliert wird, zu beobachten und es kann ein genaues Maß der Film- oder Schichtdicke vorgese hen werden, die noch wegpoliert werden muß oder die noch auf dem Wafer verbleiben soll.

Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß H2-269552 er folgt jedoch die Polierwirkung nur in der linearen Kon taktregion oder Zone zwischen der sich drehenden Trommel und dem Polierobjekt. Wenn daher ein rundes Objekt, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer poliert wird, so be steht eine Tendenz, daß die Außenumfangszone des Wafers einem höheren Druck ausgesetzt wird als die Mittelzone des Wafers, was zu höheren Materialentfernungsraten in der Umfangsregion des Objekts führt und somit das Phäno men der sogenannten "peripheren Verschlechterung" hervor ruft. Da ferner die Polierwirkung an der linearen Kon taktzone erfolgt, ist es schwer, einen gleichmäßigen Druck über die gesamte Oberfläche des zu polierenden Ob jekts hinweg anzulegen. Wenn beispielsweise aus irgendei nem Grunde ein nicht ausreichender Anpreßdruck an das Objekt während des Polierens in einem örtlichen Gebiet angelegt wird, so besteht eine Tendenz, ein welliges Mus ter auf der polierten Oberfläche zu erzeugen, was eine örtliche, nicht gleichförmige Polierung zur Folge hat, so daß die Gefahr besteht, daß ein zurückzuweisendes Objekt erzeugt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Poliervorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, einen gleichförmigen Anpreßdruck an eine gesamte Oberfläche eines Polierobjekts anzulegen, um so eine gleichförmige Polierung oder einen gleichförmigen Poliervorgang über die gesamte polierte Oberfläche eines Wafers hinweg vor zusehen, wobei aber die Vorteile einer Anordnung mit sich drehender Trommel vollständig erhalten bleiben.

Das Ziel wird vorzugsweise erreicht durch eine Poliervor richtung, die folgendes aufweist: eine umlaufende Trommel mit einem an einer Außenumfangsoberfläche der Trommel an gebrachten Poliermittel oder Polierkissen. Ein Sitzglied mit einer Oberseite, an der das Polierobjekt oder das zu polierende Objekt angeordnet ist. Anpreßmittel zum An pressen der Trommel an die zu polierende Oberfläche des Polierobjekts. Drehmittel zum in Drehungsversetzen der Trommel. Bewegungsmittel zur Bewegung der Trommel oder des Sitzgliedes derart, daß die Trommel eine gesamte Oberfläche der zu polierenden Oberfläche kontaktiert. Versorgungs- oder Liefermittel zum Liefern einer Polierlö sung, die feine Teilchen enthält an die Poliermittel oder das Polierkissen, um so eine Polierwirkung zu erreichen durch Verwendung der Polierlösung, die in dem Polierkis sen zurückgehalten ist. Dabei ist insbesondere ferner vorgesehen, daß die Bewegungsmittel eine relative Bewe gung erzeugen und zwar des Polierobjekts bezüglich der Trommel und zwar sukzessive oder gleichzeitig in einer Richtung senkrecht zu einer Trommelachse und in einer Richtung parallel zur polierenden Oberfläche wie auch in ausgewählte Orientierungsrichtungen.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung ist ferner folgen des vorzugsweise vorgesehen. Zusätzlich zu den zwei Frei heitsgraden der Linearbewegung ist eine Winkelorientie rungsbewegung vorgesehen, um weiterhin die Qualität des Poliervorgangs zu erhöhen, selbst wenn partielle Mängel auftreten oder ein übermäßiger Anpreßdruck zwischen dem Objekt und dem Polierkissen angebracht auf der Trommel existiert und zwar zum Zwecke der Verhinderung der Bil dung von welligen Poliermustern auf dem Wafer. Es ist da her selbst für Wafer mit großem Durchmesser möglich, eine hochgleichförmige Polierung über die gesamte Oberfläche des Wafers hinweg zu erhalten.

Ein Aspekt der Vorrichtung besteht darin, daß ein ver brauchbares oder aufgehbares Glied an einem Außenumfang des Polierobjekts angeordnet ist, um so im wesentlichen koplanar mit der Oberfläche zu sein, die am Polierobjekt poliert werden soll.

Durch Vorsehen einer Anordnung des Verbrauchbaren, sozu sagen zu opfernden Gliedes bezüglich des Polierobjekts kann der an den Umfangsabschnitt des Wafers angelegte An preßdruck gleich dem Druck am Mittelabschnitt des Wafers gemacht werden, wodurch das Problem des Anlegens eines erhöhten Drucks an die Umfangszone oder den Umfangbereich des Wafers verhindert wird, und demgemäß das sich dadurch ergebende Problem der umfangsmäßigen Verschlechterung ausgeschlossen.

Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Erfindung wird ein elastisches Glied eingesetzt zwischen dem entfernba ren oder zu opfernden Glied und dem Sitzglied.

Durch Vorsehen eines elastischen Gliedes an strategischen Stellen kann ein gleichförmiger Poliervorgang erzeugt werden und zwar infolge des Kisseneffekts oder des dämpf enden Effekts des elastischen Gliedes und zwar selbst wenn es eine Dickenvariation des Wafers über die Polier oberfläche hin gibt und eine perfekte Übereinstimmung der Oberflächen des zu opfernden Gliedes und des Objektes normalerweise nicht erreichbar wäre.

Gemäß einem weiteren Aspekt der oben beschriebenen Vor richtung sind Folgemittel vorzugsweise unterhalb des Sitzgliedes vorgesehen, die folgendes aufweisen: ein stangenförmiges Tragglied zum Tragen des Sitzgliedes der art, daß eine Achse des Traggliedes senkrecht zu einer Trommelachse angeordnet ist und parallel zu der Oberseite des Sitzgliedes um eine Folgewirkung zu erzeugen und zwar an einer Interface-Kontaktzone oder Region zwischen der zu polierenden Oberfläche und einer Kontaktoberfläche des Polierkissens, um so über die Interface-Kontaktzone hin weg einen ausgeglichenen Anpreßdruck vorzusehen.

Gemäß dieser Anordnung der Folgevorrichtung mit dem stan genförmigen Tragglied ermöglicht die Drehung des Trag gliedes eine automatische Ausrichtung der Polieroberflä che des Objektes der Trommelachse, um einen gleichförmi gen Poliervorgang über die gesamte Oberfläche des Objek tes hinweg vorzusehen.

Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Andruckvorrichtung folgendes auf: ein Glied oder ein Membranglied angebracht an dem Sitzglied oder der Trommel, pneumatische Kissen oder Dämpfungsmittel zum Vorsehen eines gleichförmigen Drucks an dem Membranglied, um so eine Folgewirkung zu erzeugen und zwar in einer In terface-Kontaktzone zwischen der zu polierenden Oberflä che und einer Kontaktoberfläche des Polierkissens, um auf diese Weise einen ausgeglichenen Anpreßdruck über die Interface-Kontaktzone hinweg vorzusehen.

Gemäß der erfindungsgemäßen Ausbildung der Andruckvor richtung erzeugt der kombinierte Effekt von Membran und Luftkissen einen hervorragenden gleichförmigen Poliervor gang über die gesamte Oberfläche des Polierobjektes hin weg.

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Vor richtung sind Steuermittel vorgesehen, so daß die An druckmittel einen Anpreßdruck vorsehen, der proportional ist zu der Interface- oder Zwischenflächenkontaktlänge einer im wesentlichen Linienkontaktzone zwischen dem Polierkissen und der zu polierenden Oberfläche.

Gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung der Steuervorrich tung ist es möglich, einen gleichförmigen Poliervorgang über die gesamte Oberfläche des Polierobjektes hinweg vorzusehen, wobei die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel konstant gehalten wird und zwar durch eine automatische Kompensation hinsichtlich der Veränderung der Kontakt länge um einen konstanten Druck zu erzeugen, unabhängig von der Länge des Interface-Kontaktes, wodurch das Pro blem vermieden wird, daß die durch das Polieren entfernte Materialmenge nahe der Umfangszone oder des Umfangsbe reichs des Wafers ansteigt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Vor richtung sind Steuermittel vorgesehen und zwar zur Steue rung der Umdrehungsgeschwindigkeiten oder der Drehzahlen der Trommel derart, daß eine konstante Poliergeschwindig keit vorgesehen wird, obwohl eine Interface-Kontaktlänge eine im wesentlichen Linienkontaktzone zwischen dem Poli erkissen und der zu polierenden Oberfläche Veränderungen zeigen kann.

Gemäß dieser erfindungsgemäßen Anordnung der Steuervor richtung kann die Poliergeschwindigkeit konstant gehalten werden, und zwar unabhängig von der Länge des Interface- Kontaktes durch eine automatische Kompensation zum Zwecke der Veränderung der Kontaktlänge zur Erzeugung eines kon stanten Druckes unabhängig von der Länge des Interface- Kontaktes, wodurch das Problem vermieden wird, daß die durch den Poliervorgang zu entfernende Materialmenge nahe der Umfangszone des Wafers ansteigt.

Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Relativbewegung oder Relativgeschwindigkeit zwischen der Trommel und dem Polierobjekt gesteuert, um eine In terface-Kontaktlänge einer im wesentlichen Linienkontakt zone zwischen dem Polierkissen und der zu polierenden Oberfläche umgekehrt proportional zu verändern.

Gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Steuervor richtung abhängig von der Natur des zu polierenden Objek tes, kann es notwendig sein, eine entgegengesetzte para metrische Beziehung zu verwenden zu der die oben angege ben wurde, um so die Poliergeschwindigkeit oder Drehzahl konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Länge des Interface-Kontaktes, wodurch eine automatische Kompensa tion erzeugt wird zur Veränderung der Kontaktlänge, um einen konstanten Druck zu erzeugen, und zwar unabhängig von der Länge des Interface-Kontaktes und wobei ferner das Problem vermieden wird, daß die durch das Polieren zu entfernende Materialmenge nahe der Umfangszone des Wafers ansteigt.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schnitt A-A in Fig. 2;

Fig. 4A eine Ansicht in Richtung der Polieroberfläche C wie dies in Fig. 2 angegeben ist;

Fig. 4B eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4A;

Fig. 4C eine Querschnittsseitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4A;

Fig. 5 einen Querschnitt längs Linie B-B in Fig. 1;

Fig. 6A die Polierwirkung ohne Verwendung eines ent fern- oder opferbaren Plattengliedes;

Fig. 6B die Polierwirkung unter Verwendung eines auf gehbaren oder opferbaren Ringgliedes;

Fig. 7A eine perspektivische Ansicht der Poliervorrich tung zur Darstellung der Wirkung der erfin dungsgemäßen Poliervorrichtung der Bauart mit drehbarer Trommel;

Fig. 7B einen Querschnitt der Vorrichtung zur Darstel lung der Wirkung der erfindungsgemäßen Polier vorrichtung mit drehbarer Trommel;

Fig. 7C eine perspektivische Ansicht der Polieroberflä che C zur Darstellung der Wirkung der Polier vorrichtung mit drehbarer Trommel gemäß der Er findung;

Fig. 8A die Polierwirkung der Kombination von seitli chen und ortogonalen Bewegungen der Trommel;

Fig. 8B die Polierwirkung der Kombination von seitli cher und Drehoszillationsbewegungen der Trom mel;

Fig. 8C die Polierwirkung der Kombination einer seitli chen und Verschiebung hinsichtlich der Trommel drehachse;

Fig. 9A die Polierwirkung der Kombination einer seitli chen und von Drehbewegungen;

Fig. 9B die Polierwirkung der Kombination einer seitli chen Polier- und Drehbewegung der Waferoberflä che während eines Poliervorgangs;

Fig. 9C die Polierwirkung der Kombination einer seitli chen Polier- und Drehbewegung der Waferoberflä che während eines Poliervorgangs;

Fig. 10A den Effekt der Kontaktlänge L der Kontaktzone nahe der Trommel des Polierobjektes;

Fig. 10B den Effekt der Position X der Kontaktzone der Kontaktlänge L;

Fig. 11 den Betrieb des Steuerabschnitts zur Kompensa tion der Effekte der Änderung der Kontaktlänge L;

Fig. 12 eine partielle Querschnittansicht einer konven tionellen Poliervorrichtung.

Im folgenden seien bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Gleiche oder äquivalente Teile sind in den verschiedenen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht und Fig. 2 ist eine Vorder ansicht der erfindungsgemäßen Poliervorrichtung.

Diese Poliervorrichtung ist mit einer sich drehenden Trommel 3 ausgestattet, an deren Außenumfangsoberfläche ein Polierkissen oder Polierbelag 16 angebracht, um eine feine Teilchen enthaltende Polierlösung zurückzuhalten. Die Trommel 3 ist an ihrer Achse mit Lagern 4, 5 inner halb eines Trommelkopfes 2 gelagert und wird mit einem Trommelmotor 6 angetrieben. Der Trommelkopf 2 ist an der Basis 13 mittels einer Säule oder eines Ständers 1 befe stigt. Ein Halbleiterwafer 9, das Polierobjekt, wird an einer Oberseite eines Sitzgliedes 8 durch Vakuumsaugwir kung gehalten. Das Sitzglied ist an einem Y-Tisch befe stigt, und zwar durch eine Folgervorrichtung 10. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei bemerkt, daß der Y-Tisch eine Vorrichtung ist, welche die Oszillation des Halbleiterwa fers ermöglicht, der das Polierobjekt 9 ist und zwar seitlich in der Y-Richtung (zusammenfallend mit der Trommelachse). Ein X-Tisch 12, der an der Basis 13 befe stigt ist, ist eine Vorrichtung zur Ermöglichung der Be wegung des Polierobjektes 9 in der X-Richtung (orthogonal zur Trommelachse) über die gesamte Längenabmessung des Polierobjektes 9 hinweg. Die Basis 13 ist fest an dem Fußboden oder Boden der Anlage befestigt, und zwar durch eine Nivelliervorrichtung 14. Die Nivelliervorrichtung 14 ist eine Vorrichtung zur Einstellung der Niveauorientie rung der Polieroberfläche des Halbleiterwafers 9. Eine Polierlösung Q, die feine Teilchen enthält, wird über ei ne Versorgungsdüse 15 an die Oberfläche des Polierkissens 16 geliefert, welches an der Außenumfangsoberfläche 3 der Trommel angebracht ist. Der Poliervorgang wird an der Kontaktzwischenfläche oder dem Kontaktinterface bewirkt, und zwar zwischen dem Halbleiterwafer und der Umdrehungs wirkung des Polierkissens 16, welches die feinen Teilchen enthaltende Polierlösung enthält.

Fig. 3 ist ein Schnitt A-A in Fig. 2 und Fig. 4A ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles C in Fig. 2 während Fig. 5 ein Querschnitt ist längs Linie B-B in Fig. 1. Die Fig. 4B und 4C zeigen Querschnittsansichten des Mittel schnitts gemäß Fig. 4A.

Wie in den Fig. 4A und 5 gezeigt, ist die Poliervor richtung mit einem Verbrauchs- oder Opferglieds 16 ausge stattet, welches in der Form eines Rings vorgesehen und zwar in diesem Falle zur Verhinderung der Umfangsver schlechterung des Polierobjektes.

Wenn ein rundes Objekt wie beispielsweise ein Halbleiter wafer 9 unter Verwendung der Poliervorrichtung der Trom melbauart poliert wird, so trifft das Polierkissen 16 bei der Bewegung von außen nach innen in Richtung des Wafers 9 auf eine Stufe auf, die durch die Dicke des Wafers 9 an der Umfangszone oder Region des Wafers 9 gebildet ist. Die Umfangsverschlechterung an der Umfangszone des Poli erobjektes wird dadurch bewirkt, daß eine örtliche Druck- oder Kompressionsbeanspruchung auf das Polierkissen 16 wirkt, und zwar ausgeübt durch einen Kantenabschnitt des Wafers 9, was ein abnormales Verhalten insofern zur Folge hat, als ein Herausquetschen der Polierlösung und der normalerweise innerhalb des Polierkissens 16 enthaltenen feinen Teilchen zur Folge hat und/oder auch Änderungen in den Oberflächeneigenschaften des Polierkissens 16. Diese abnormalen Zustände oder Bedingungen führen zu einer Nichtgleichförmigkeit bei dem Poliervorgang des Polier kissens 16 und bewirken einen örtlichen Abrieb der oberen Kante des Wafers 9 mit der Folge, daß eine Nichtflachheit nahe der oberen Kante erzeugt wird, d. h. eine sogenannte umfangsmäßige Verschlechterung.

Der Verbrauchs- oder Opferring 18 ist am Außenumfang des Polierobjekts 9 vorgesehen, und zwar angeordnet auf dem Sitzglied 8 derart, daß deren Höhe im wesentlichen die gleiche ist oder etwas geringer als die Höhe des Polier objektes. Der Verbrauchsring 18 besteht aus einem harten Material wie beispielsweise Feinkeramikmaterialien, einem Glaskohlenstoff oder rostfreiem Stahl. Wenn der Wafer 9 poliert wird, so ist der Verbrauchsring 18 in ähnlicher Weise einer Kompressionsbeanspruchung vom Polierkissen 16 ausgesetzt und die Oberfläche des Verbrauchsring 18 ist der örtlichen Polierwirkung wie oben unterworfen, was zu einem örtlichen Abrieb des Verbrauchsrings 18 führt, aber zur einer Bewahrung des Profils des Eckabschnitts des Wa fers 9. Dieses ist eine Lösung des Problems der übermäßi gen örtlichen Entfernung von Material von dem Außenum fangsbereich oder der Außenumfangszone des Wafers 9. Um einen nachteiligen Effekt auf den Verbrauchsring 18 zu verhindern, ist es erwünscht, die Abmessung des Ver brauchsrings derart auszuwählen, daß es sich über die ge samte Bewegungskapazität 16A des Polierkissens 16 gemäß Fig. 4A erstreckt.

Unterschiedliche Anordnungen des Verbrauchsrings 18 sind möglich. Beispielsweise zeigt Fig. 4B einen Fall der An bringung des Verbrauchsrings 18 und des Wafers 9 beide auf der gleichen Ebene auf dem Sitzglied 8. Wenn der Ver brauchsring 18 aus einem Material geringer Festigkeit hergestellt ist und die Gefahr des Bruchs existiert, so kann ein Verstärkungsglied 63 hergestellt aus einem Mate rial wie beispielsweise Kunststoff unterhalb des Ver brauchsrings 18 angeordnet werden, wie dies in Fig. 4C dargestellt ist.

Wie in den Querschnittsansichten der Fig. 4B und 4C gezeigt, ist ein elastisches Glied 62 von ungefähr 0,6 mm Dicke hergestellt aus Gummi oder einem Stütz- oder Trag film bzw. einer Stütz- oder Tragschicht vorgesehen zwi schen dem Sitzglied 8 und sowohl dem Wafer 9 als auch dem Verbrauchsring 18 (oder dem Verstärkungsglied 63). Die Dicke des Wafers 9 selbst ist über mehrere Zehnerbeträge von Mikrometern hinweg variabel und es ist unmöglich, daß Höhenniveau der Polieroberfläche des Verbrauchsrings 18 des Wafers 9 anzupassen. Die durch solche kleinen Diffe renzen bei den Höhenabmessungen des Verbrauchsrings und des Wafers geschaffene Stufenhöhe reicht aus, um das Polierkissen nachteilig dann zu beeinflussen, wenn der Ring und das Wafer direkt auf das Sitzglied 8 angeordnet werden, so daß eine flache Oberfläche nicht erhalten wer den kann. Dies ist insbesondere dann so, wenn der An preßdruck während des Polierens erhöht wird, um die Pro duktivität zu erhöhen.

Durch Einsetzen eines elastischen Gliedes 62 zwischen dem Objekt und dem Verbrauchsglied kann die Stufenwirkung er zeugt durch die Höhendifferenz beträchtlich verringert werden, um so die durch das Polieren erreichbare Flach heit zu verbessern.

Fig. 6A veranschaulicht wie die Umfangsverschlechterung bewirkt wird, wenn der Poliervorgang ohne Verbrauchsring ausgeführt wird. Der Umfangsabschnitt A des Wafers 9 er fährt örtliche Kompressionsbeanspruchung beim Zusammen treffen mit den Polierkissen 16. Fig. 6B zeigt den Fall unter Verwendung eines Verbrauchsglieds 18, welches in diesem Fall ein ringförmiges Glied ist und den Außenum fang des Wafers 9 umgibt. In dieser Anordnung haben die Polieroberfläche 18A des Verbrauchsglieds 18 und die Polieroberfläche 9A des Wafers 9 ungefähr die gleiche Hö he. Die Kompressions- oder Druckbelastung der Trommel 3 wird annähernd gleichmäßig über die Polieroberflächen 9A,18A verteilt, um eine Beanspruchungs- oder Stresskon zentration an dem Polierkissen 16 zu vermeiden.

Der Wafer 9 wird auf dem Sitzglied 8 bzw. von diesem weg mittels eines Vakuum- bzw. Druckrohrs 17 gemäß Fig. 5 ge halten und zwar wird der Wafer 9 während des Polierens durch Saugvakuum gehalten und wenn der Poliervorgang vollendet ist, wird der Wafer unter Verwendung von Druck- oder Zwangsluft demontiert. Bei der Demontage des Wafers 9 wird ein Hinaufstoßring 41, der an dem Wafer Hinauf stoßstift 40 befestigt ist, mittels eines pneumatischen Zylinders 42 betätigt, um den Wafer zu demontieren, der engpaßend in dem Sitzglied 8 gehalten ist.

Das Sitzglied 8 ist frei drehbar durch eine Drehverbin dung 43, um so den Wafer 9 um seine Achse mittels eines (nicht gezeigten) Drehantriebs zu drehen.

Die Poliervorrichtung ist mit zwei Arten von Folgervor richtungen ausgestattet, um zu gestatten, daß der Wafer gegen das Kontaktinterface oder die Zwischenfläche ge drückt wird, und zwar zwischen Wafer und der sich drehen den Trommel. Die erste Folgervorrichtung ist in Fig. 5 gezeigt und weist ein stangenförmiges Tragglied 20, wel ches das Sitzglied 8 von unten trägt, und zwar ist die Anordnung derart vorgesehen, daß es senkrecht zur Trom melachse und parallel zur Oberfläche des Sitzgliedes ver läuft. Die Folgervorrichtung 20 arbeitet, wenn die Paral lelität zwischen der Trommelachse und dem Wafer 9 aus ir gendeinem Grunde während des Polieren gestört ist, und basiert auf der Selbstnivellierungswirkung des stangen förmigen Traggliedes 20, welches sich etwas verdreht, um eine erneute Ausrichtung des Wafers 9 parallel zur Trom melachse vorzunehmen, um so einen ausgeglichenen Anpress druck am Wafer 9 zu erreichen. Daher ist die Polierober fläche des Wafers 9 über die gesamte Kontaktinterface mit der Trommel einem ausgeglichenen Anpreßdruck bezüglich der umlaufenden Trommel ausgesetzt, wodurch ein wichtiger Faktor vorgesehen wird hinsichtlich des Erhalts einer gleichförmigen flachen Spiegelpolitur auf der polierten Oberfläche. Das Komponentenglied 44 wird dazu verwendet, um das Entweichen des Traggliedes 20 zu verhindern.

Eine zweite Folgervorrichtung weist eine Membran 22 auf, an der der Bodenabschnitt des Anhebesitzes 21 befestigt ist und ein Luftkissen zum Tragen der Membran. Der Anhebe sitz 21 ist frei in Vertikalrichtung bewegbar und zwar entlang der Führungsstangen 25. Die Bodenoberfläche des Anhebesitzes ist an der Membran 22 durch einen Verbin dungsteil 26 befestigt. Der Bodenraum 23 der Membran 22 bildet ein Luftkissen, wobei Druckluft von einem Luftrohr 24 geliefert wird. Das Luftkissen sieht einen gleichför migen Druck über die gesamte Fläche der Membran 22 durch den Anhebesitz 21 vor, um so einen gleichmäßigen Druck an die Kontaktinterface zwischen der Trommel 3 und dem Wafer 9 anzulegen. Dies ist ein weiterer wichtiger Faktor beim Vorsehen einer ebenen Spiegelpolierung auf dem Wafer 9. Es sei bemerkt, daß die erste Folgervorrichtung eine Li nienhalterung oder Stützung vorsieht durch die Achse des rundgeformten Gliedes, während die zweite Folgervorrich tung eine Flächenhalterung über die gesamte Fläche der Membran vorsieht und wobei die Kombination der zwei Vor richtungen eine signifikant verbesserte gleichförmige An pressung oder Andrückung an das polierte Objekt vorsieht.

Der Anheb- oder Elevatorsitz 21 ist in der Lage, sich mittels eines Luftzylinders (der nicht gezeigt ist) nach oben und unten zu bewegen. Vertikalbewegungen für die Zwecke des Austausch der Wafer 9 und dergleichen werden ausgeführt durch Anheben oder Absenken der Membran 22 durch Einstellung des Luftkissens 23. Größere Bewegungen zum Zwecke der Wartung und dergleichen werden dadurch ausgeführt, daß man den Anhebesitz 21 mittels eines (nicht gezeigten) Luftzylinders anhebt oder absenkt. Die Fig. 7A und 7C veranschaulichen Grundwirkungen der Poliervor richtung. Wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt, wird die ein Polierkissen 16 besitzende Trommel 3 gegen die Ober fläche des Wafers 9, der poliert werden soll, gedreht. Wie in Fig. 7 gezeigt ist die Kontaktzwischenfläche oder das Kontaktinterface C im wesentlichen ein Linienkontakt.

Das Polieren des gesamten Gebietes der Oberfläche des Wa fers 9 wird erreicht durch Bewegung des Sitzgliedes 8 mit dem darauf angeordneten Wafer 9 in X-Richtung gegen die Trommel 3, deren Achse in Y-Richtung bewegbar ist.

Die Poliervorrichtung mit den erläuterten Merkmalen er möglicht eine signifikante Reduktion der Gesamtgröße der Vorrichtung verglichen mit den konventionellen Poliervor richtungen, von denen eine in Fig. 12 gezeigt ist, da der Arbeitsraum nur so groß genug sein muß, daß er eine sich drehende Trommel und einen Sitzbewegungsmechanismus zur Bewegung des Wafers 9 angeordnet am Sitzglied aufnimmt. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Beobachtung der polierten Oberfläche oberhalb des Polier objektes (auf welche Weise während eines Poliervorgangs kontinuierlich überprüft bzw. bestätigt werden kann, wel che Film- oder Schichtstärke entfernt oder verbleibt).

Die Fig. 8A-8C veranschaulichen Betriebsarten des Be wegungsmechanismus zur Bewegung des Sitzgliedes mit dem darauf angeordneten Wafer. Wenn die Trommelachse in ihrer Position festgelegt ist und das Sitzglied nur in einer Richtung (X-Richtung) bewegt wird, so würden die Zonen des nicht gleichförmigen Drücke erfahrenen Wafers zu ei ner ungleichmäßigen Polierung führen, was wellige Polier muster auf dem Wafer zur Folge hätte. Fig. 8A veranschau licht einen Fall der Bewegung des Sitzgliedes sowohl in der seitlichen Richtung (X-Richtung) als auch in der senkrechten Richtung (Y-Richtung). Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel wird zusätzlich zu einer Oszillationsbewe gung des X-Tisches 12 in der X-Richtung über die gesamte Längenabmessung des Wafers 9 der Y-Tisch 11 der Y-Rich tung mit einer kürzeren Periode oszilliert, wodurch eine seitliche und eine ortogonale Bewegung vorgesehen wird, um die Erzeugung von ungleichmäßigen Poliermustern am Wa fer zu verhindern. Es sei bemerkt, obwohl das Sitzglied in diesem Ausführungsbeispiel oszilliert wird, es in gleicher Weise effektiv wäre, die Trommelseite der Vorri chtung zu bewegen und zwar durch Bewegen des Trommelkop fes 2 mit der Trommel 3.

Fig. 8B veranschaulicht einen Fall der Oszillationsdre hung der Drehkomponenten, wie beispielsweise des Wafers 9, angebracht auf dem Sitzglied 8 oder des Verbrauchs rings 18. Die Drehkomponenten des Sitzglieds 8 sind dreh bar mittels der Drehverbindung 43 und es ist möglich, ei ne schnelle Oszillationsdrehbewegung für das Sitzglied 8 vorzusehen. Diese Drehbewegung des Sitzglieds 8 gekuppelt mit der Bewegung des X-Tisches in der X-Richtung sehen eine vollständige Polierwirkung über die gesamte Oberflä che des Wafers 9 hinweg vor, um die Bildung eines wellen förmigen Poliermusters auf dem Wafer 9 zu verhindern.

Fig. 8C veranschaulicht einen Fall der Veränderung des relativen Schnittwinkels zwischen der Trommeldrehachse (Y-Achse) und der seitlichen Bewegungsachse (X-Achse) für das Sitzglied weg von 90°. In der Zeichnung bezieht sich die Y-Achse auf eine projizierte Linie der Trommeldreh achse (Y-Achse) auf der Waferoberfläche. Durch Versetzen oder stufenförmige Ausbildung der Anordnung der Poliermu ster erzeugt durch die Trommeldrehung und durch die Wa ferbewegung ist es möglich, die Erzeugung des ungleichmä ßigen Poliermusters zu eliminieren.

Die Fig. 9A-9C sehen weitere Beispiele der Relativbe wegung von Trommel und Wafer vor. Fig. 9A veranschaulicht einen Fall der Bewegung des Sitzgliedes 8 in der X-Rich tung und die Drehung der Drehglieder einschließlich des Wafers 9 und des Verbrauchsrings 18 zur Durchführung des Poliervorgangs. Obwohl die relative Geschwindigkeit be züglich der Waferoberfläche konstant während des ganzen Polierverfahrens bleibt, wird die Richtung des Polierens des Wafers nicht konstant gehalten und dadurch wird ver hindert, daß ungleichmäßige Poliermuster erzeugt werden.

Die Fig. 9B und 9C veranschaulichen einen Fall der Be wegung des Sitzgliedes nur in der X-Richtung und der Än derung der Orientierung des Wafers mittig im Polierver fahren um das Entstehen eines ungleichmäßigen Poliervor gangs zu verhindern. Im einzelnen gilt folgendes: die in Fig. 5 gezeigt Vorrichtung wird zum Polieren eines Wafers verwendet und zwar zur Bewegung des Sitzgliedes 8 zuerst nur in der X-Richtung, d. h. in der Richtung senkrecht zu der Orientierungsebene (OF in Fig. 9B) für eine gegebene Zeitdauer. Danach wird das Wafer 9 von der Trommel 3 au ßer Eingriff gebracht und die Bewegung des Sitzgliedes 8 wird gestoppt. Die Drehkomponenten einschließlich des Wa fers 9 und des Verbrauchsrings 18 werden um 90° gedreht und das Sitzglied wird wiederum in Sitzrichtung oszil liert oder in Schwingungen versetzt, um eine Polierung in der Richtung parallel zu der OF-Markierung vorzusehen. Fig. 9B zeigt die Position des Wafers vor dem Ausführen der Drehung und Fig. 9C zeigt das Gleiche nach dem Aus führen der Drehung. Der Drehwinkel braucht nicht auf 90° begrenzt sein, solange der Winkel nicht auf oder nahe 0 oder 180° liegt. Der Schritt der Orientierungsänderung des Wafers während des Polierens kann nicht nur einmal, sondern vielmals ausgeführt werden, beispielsweise zwei mal oder öfters je nach Notwendigkeit.

Zu diesem Zeitpunkt nun wird die Leistungsfähigkeit der Poliervorrichtung und die Menge des entfernten Materials durch den Poliervorgang überprüft. Im allgemeinen ist die durch den Poliervorgang entfernte Materialmenge G abhän gig vom Druck P, der an der Zwischenschicht oder Grenz fläche bzw. Interface zwischen Trommel und Polierobjekt existiert, ferner steht eine Abhängigkeit von der relati ven Geschwindigkeit (oder der Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Trommel) V und zwar zwischen dem Poli erkissen und dem Polierobjekt, sowie von der Polierzeit T. Diese Parameter stehen über die folgende Gleichung miteinander in Beziehung:

G=αPVT, dabei ist α eine Proportionalitätskonstante.

Bei der Poliervorrichtung der Trommelbauart wird der Poliervorgang mit einer annähernd Linienkontaktinterface ausgeführt zwischen dem Polierkissen und angeordnet an der Trommel und dem Polierobjekt - wenn daher die Polier vorrichtung ein Objekt mit runder Form, wie beispielswei se ein Halbleiterwafer poliert, so ändert sich die Länge L des Interface oder der Zwischenschicht bei der Bewegung der Trommel über die Waferoberfläche hinweg. Wenn daher die Andruckkraft konstant gehalten wird, so ändert sich die Interfacekontaktfläche und der Druck P ausgeübt auf das Wafer ändert sich, was zur Folge hat, daß unter schiedliche Poliergeschwindigkeiten in unterschiedlichen Waferregionen vorhanden sind.

Dies hat eine ungleichmäßige Polierwirkung über die Ober fläche des Wafers hinweg zur Folge.

Im einzelnen kann man folgendes sagen: Die Interfacekon taktlänge L ist lang im Mittelbereich des Wafers, wird aber kürzer nahe dem Umfangsbereich des Wafers. Wenn da her die Andruckkraft konstant gehalten wird, so wird der Anpreßdruck P in dem Umfangsbereich groß, was ein hohes G zur Folge hat, und zwar hinsichtlich der entfernten Ma terialmenge verglichen mit der im Zentralbereich des Wa fers entfernten Materialmenge.

Um diesen Effekt entgegenzuwirken, ist es notwendig, die Änderungen des Anpreßdrucks P oder die Trommelumlaufge schwindigkeit oder die relative Geschwindigkeit V zwi schen Trommel und Objekt eingeführt durch die Änderungen der Interfacekontaktlänge L zu kompensieren. Wie in Fig. 10A gezeigt, ist die Interfacekontaktlänge L für einen Wafer mit dem Radius R durch das Dreieckstheorem wie folgt gegeben:

L = 2(R²-X²)^1/2

dabei wird X aus der Bewegungsgröße des X-Tisches 12 er halten. Die Beziehung zwischen der Interfacekontaktlänge L und X ist in Fig. 10B gezeigt.

Die Andruckkraft S wird durch die folgende Gleichung ge geben:

P = βS/L = (βS/(R²-X²)^1/2

dabei ist β eine Proportionalitätskonstante und daher gilt

S = γL

dabei ist γ (Gamma) eine weitere Proportionalitätskon stante. Es folgt somit, daß durch Steuern der Andruckskr aft S, um obiger Gleichung zu genügen, der Anpreßdruck P über die gesamte Oberfläche des Wafers hinweg, unabhängig von dem Interfacekontakt L gemacht werden kann, wodurch eine gleichförmige Polierwirkung über die gesamte Ober fläche des Wafers hinweg erzeugt werden kann.

Es kann erfindungsgemäß ein Rückkopplungssteuersystem wie in Fig. 11 gezeigt, vorgesehen werden, um eine variable Andruckkraft S zu erzeugen. Die Bewegungsgröße des X-Ti sches 12 wird in eine Steuervorrichtung 51 eingegeben, um die Interfacekontaktlänge L zu berechnen, so daß die in den Bodenraum 23 der Membran 22 eingespeiste Druckluft in geeigneter Weise reguliert wird und zwar durch eine Regu liervorrichtung 50, um der folgenden Gleichung Genüge zu tun:

S = δL = 2δ(R²-X²)^1/2

und dabei ist δ (Delta) die endgültige oder finale Pro portionalkonstante. Durch Einstellen der Druckkraft S, um obiger Gleichung zu genügen, wird ein konstanter Anpres sdruck P erzeugt, um eine gleichförmige Polierwirkung zu bewirken, und zwar unabhängig von der Interfacekontakt länge L.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl V der Trommel 3 kann dadurch gesteuert werden, das man eine Steuervor richtung 51 vorsieht und zwar mit einem geeigneten Signal zum Antrieb des Trommelantriebsmotors 53. Daher kann wäh rend man die Andrückkraft konstant hält, die Umdrehungs geschwindigkeit V der Trommel gemäß der folgenden Glei chung verändert werden, um eine gleichförmige Polierung zu erzeugen:

V = δL = 2δ(R²-X²)^1/2

Im Hinblick auf die vorstehenden Gleichungen G=αPVT und P=βS/L ist es klar, daß unabhängig von der Interfacekon taktlänge L eine konstante Materialentfernungsmenge er reicht werden kann. In Fig. 11 kann diese Arbeitsweise durch die Steuervorrichtung 51 ausgeführt werden, und zwar durch Rückkopplungssteuerung eines Motors 53.

Es ist auch möglich, die Geschwindigkeit der Bewegung des X-Tisches 12 über die Interfacekontaktlänge L des Wafers 9 durch Rückkopplungssteuerung des X-Tischantriebsmotors 55 gemäß Fig. 11 zu steuern. Ein Beispiel kann die Steue rung der Bewegungsgeschwindigkeit des X-Tisches 12 sein und umgekehrt proportional zu L, um eine gleichförmige Polierwirkung über die gesamte Oberfläche des Wafers hin weg zu erreichen.

Abhängig von dem zu polierenden Material gibt es Fälle, wo die optimale Poliergeschwindigkeit nicht proportional zur Interfacekontaktlänge L ist, obwohl der Anpreßdruck konstant gehalten wird. Wenn beispielsweise festgestellt wird, daß die optimale Poliergeschwindigkeit umgekehrt proportional zu der Interfacekontaktlänge L ist, dann ist es im Gegensatz zum vorherigen Fall notwendig, die Umdre hungsgeschwindigkeit V der Trommel umgekehrt mit L einzu stellen, um eine gleichförmige Polierwirkung über die ge samte Oberfläche des Wafers hinweg zu erhalten.

Im oben angegebenen Ausführungsbeispiel war ferner die Position der Trommel 3 fest und die Waferbewegung wurde erreicht durch Bewegung der Sitzseite der Vorrichtung (Sitzglied 8 mit darauf angebrachtem Polierobjekt). Es ist jedoch klar, daß das gleiche Ziel des Erhalts eines gleichförmigen Poliervorgangs auf dem Wafer dadurch er reicht werden kann, daß man die Trommelseite der Vorrich tung bewegt, während man die Sitzseite der Vorrichtung festlegt. In ähnlicher Weise ist es auch zulässig, die Folgervorrichtungen auf der Trommelseite der Vorrichtung vorzusehen. Es ist klar, daß viele Variationen und Modi fikationen durch Kombination verschiedener, offenbarter Merkmale möglich sind, und zwar im Rahmen der Erfindung, daß nämlich das ungleichmäßige Polieren eines Polierob jektes verhindert werden kann durch die geeignete Auswahl von Betriebsparametern einer Poliervorrichtung der Bauart mit Linienkontakt.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die erfindungsgemäße Poliervorrichtung folgende Merkmale aufweist. Die Vorri chtung ist von kompakterer und leichtgewichtiger Kon struktion verglichen mit konventionellen Poliervorrich tungen der Scheibenbauart, wobei der Vorteil erhalten bleibt, daß die Oberfläche des Objektes während des Po lierens beobachtet werden kann. Die umfangsmäßige Ver schlechterung wird verhindert und zwar durch Vorsehen ei nes Verbrauchsgliedes, um das Objekt herum, und so einen gleichförmigen Anpreßdruck vorzusehen, was ein poliertes Objekt mit außerordentlich hoher Qualität zur Folge hat. Das inhärente Problem der Veränderung der Interfacekon taktlänge beim Polieren eines kreisförmigen Objektes, wie beispielsweise eines Wafers wird gelöst durch die inte grierte Steuerung der Poliervariabel in konsistenter Weise mit den physikalischen und mechanischen Eigenschaf ten des Polierobjektes.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Poliervorrichtung der Trommelbauart ist vorgesehen zur Erzeugung einer flachen Spiegelpolierung auf Objek ten, wie beispielsweise Halbleiterwafers. Die Vorrichtung besitzt drei Freiheitsgrade der Bewegung des Trommel glieds bezüglich des Wafers. Die Relativbewegungen können sukzessiv oder gleichzeitig ausgeführt werden und zwar unter rechten Winkeln zur Trommelachse, parallel zur Oberfläche des Wafers und auch mit irgendwelchen ge wünschten Winkelorientierungen. Kombiniert mit einer Fol gervorrichtung zum Vorsehen automatischer Kompensation hinsichtlich einer Ungleichheit des Anpreßdrucks während des Waferpoliervorgangs, bietet die Poliervorrichtung der Erfindung eine hervorragende Gleichförmigkeit der Polier qualität und eine hohe Produktivität selbst für Wafer mit großem Durchmesser, wobei nur ein verhältnismäßig be scheidenes Investment hinsichtlich Ausrüstung und Anla genraum erforderlich ist.

Claims

1. Poliervorrichtung zum Vorsehen einer gleichförmigen Spiegelpolitur auf einem Polierobjekt (9), wobei fol gendes vorgesehen ist:
eine sich drehende Trommel (3) mit einem Polierkissen (16), angebracht auf einer Außenumfangsoberfläche der Trommel;
ein Sitzglied (8) auf dessen Oberseite das Polierob jekt (9) angeordnet ist;
Andruckmittel zum Andrücken der Trommel gegen eine zu polierende Oberfläche des Polierobjektes;
Drehmittel zum Drehen der Trommel;
Bewegungsmittel für die Bewegung der Trommel bzw. das Sitzgliedes, um so zu ermöglichen, daß die Trommel eine gesamte Oberfläche der zu polierenden Oberfläche kontaktiert;
Liefermittel zum Liefern einer Polierlösung, die feine Teilchen enthält an das Polierkissen, um so ei ne Polierwirkung zu erreichen, unter Verwendung der in dem Polierkissen zurückgehaltenen Polierlösung;
wobei die Bewegungsmittel relative Bewegungen des Polierobjektes bezüglich der Trommel erzeugen und zwar sukzessiv oder gleichzeitig und zwar ferner in einer Richtung ortogonal oder senkrecht zu einer Trommelachse und einer Richtung parallel zu der Ober fläche, die poliert werden soll, wie auch mit ausge wählten Orientierungsrichtungen.

2. Poliervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Ver brauchsglied (18) an einem Außenumfang des Polierob jektes angeordnet ist, so daß eine Polieroberfläche des Verbrauchsglieds (18) im wesentlichen koplanar ist mit der zu polierenden Oberfläche des Polierob jektes (9).

3. Poliervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein elasti sches Tragglied angeordnet ist zwischen dem Ver brauchsglied und dem Sitzglied.

4. Poliervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei Folgermittel vorgesehen sind und zwar unterhalb des Sitzgliedes, wobei die Folgermittel folgendes aufwei sen: ein stangenförmiges Tragglied zum Tragen des Sitzgliedes derart, daß die Achse des Traggliedes senkrecht angeordnet ist zur Trommelachse und paral lel zu der Oberseite des Sitzgliedes, um eine Folger wirkung zu erzeugen und zwar in einer Interfacekon taktzone zwischen der zu polierenden Oberfläche und einer Kontaktoberfläche des Polierkissens, um einen ausgeglichenen Anpreßdruck über die Interfacekon taktzone hinweg vorzusehen.

5. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, wobei die Andrückmittel ein Membranglied aufweisen und zwar befestigt an dem Sitzglied oder an der Trommel, wobei ferner pneumatische Kissenmittel vorgesehen sind zum Vorsehen eines gleichförmigen Drucks an dem Membran glied, um so eine Folgewirkung zu erzeugen in einer Interfacekontaktzone zwischen der Oberfläche, die po liert werden soll und einer Kontaktoberfläche des Polierkissens, um einen ausgeglichenen Anpreßdruck über die Interfacekontaktzone hinweg vorzusehen.

6. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß Steuermittel vorgesehen sind derart, daß die Andruckmittel einen Anpreßdruck vorsehen proportional zu einer Interfacekontaktlänge von einer im wesentlichen Linienkontaktzone zwischen dem Polierkissen und der zu polierenden Oberfläche.

7. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Steuermittel vorgesehen sind zur Steuerung der Umdrehungszahlen der Trommel, um so eine konstante Poliergeschwindigkeit vorzuse hen, obwohl eine Interfacekontaktlänge einer im we sentlichen Linienkontakt vorsehenden Kontaktzone zwi schen dem Polierkissen und der zu polierenden Ober fläche Veränderungen zeigen kann.

8. Poliervorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die relative Bewegungsge schwindigkeit zwischen der Trommel und dem Polierob jekt gesteuert wird, um sich umgekehrt proportional zu verändern und zwar zu einer Interfacekontaktlänge von einer im wesentlichen Linienkontaktzone zwischen den Polierkissen und der zu polierenden Oberfläche.