基片托板系统与用于抛光基片的方法技术方案

一种基片托板系统，其包括：基片托板，其包括保持环，该保持环用于夹持基片，并将基片定位，以便在抛光过程中使基片的表面与抛光表面接触，所述基片托板还包括连接到所述保持环上的基片托板主体装置；基片托板驱动轴，其与所述基片托板连接，用于驱动、上升和下降所述基片托板；滚珠丝杠和滚珠螺母，该滚珠丝杠和滚珠螺母与所述基片托板驱动轴连接；脉冲马达，其与所述滚珠丝杠接合，用于将所述基片托板上升和下降到所希望的垂直位置；流体压力源，其向基片上方供给增压流体；和控制装置，其用于通过所述脉冲马达、所述滚珠丝杠和所述滚珠螺母固定所述基片托板的垂直位置，直到所述基片托板被固定在所希望的垂直位置，并向所述基片上方导入增压流体，将基片压贴到所述抛光表面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对基片进行平面化抛光的装置，特别涉及用于对 诸如半导体晶片之类的基片进行化学抛光以使其平面化的装置。
技术介绍
在早期的抛光装置中，待抛光的基片被夹持在基片托板的下表面。 然后，为了抛光基片，在基片与抛光垫之间建立一种相对运动的同时， 对抛光垫的抛光表面供给抛光稀浆，将基片压贴在抛光垫上。基片托 板上设置了一种保持环，用于避免在抛光过程中，基片从基片托板的 下表面移位。基片被保持环环绕，以保持基片在基片托板上处于应有 位置。但是，当在弹性抛光垫上进行抛光时，在工件的外周边缘发生过 度抛光，产生称为"边缘倒圆"的结果。为了消除这种边缘倒圆的结 果，将保持环压贴在抛光垫上，使保持环的外周边略微向下褶曲。在传统的抛光装置中，例如在上述装置中，虽然采用将保持环压 贴在抛光垫上的方法，解决边缘倒圆的问题，从而使被抛光的工件表 面的最终精度提高，仍然导致抛光稀浆在被抛光工件表面上的不良分 布，这使得抛光速度降低，因此降低生产率。这种倾向在被抛光表面 是金属膜时特别明显。因此，传统的抛光装置不适于做高速抛光，高 速抛光需要对被抛光表面供给大量的抛光稀浆。近来，已经开发了用固定磨料(fixed abrasive)替代抛光垫的抛 光装置。因为，当工件压贴在固定磨料上时，固定磨料几乎不会产生形状变化，工件发生的边缘倒圆极小，即使在不存在从保持环向下的 压力的情况下也是如此。但是，当用这种固定磨料在传统抛光装置上 进行抛光时，因为保持环现在是被压贴在固定磨料上，保持环磨损更 快，降低了保持环的使用寿命，导致相应的成本提高。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种抛光装置和一种抛光方法， 使能在进行抛光时消除这种边缘倒圆，从而提高被抛光工件表面的最终精度；而且，使大量的抛光液可以供给至进行抛光的表面，从而提 高抛光速度和提高生产率。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，例如如图1和2所示， 抛光装置l包括基片托板IO，具有保持环3，该保持环环绕基片S， 用于保持基片S;抛光工具15，用于抛光基片S;基片加压装置ll， 用于使基片S与抛光工具15的抛光表面17接触；保持环加压装置16， 用于使保持环3与抛光表面17接触；保持环位置调节装置4，用于调 节保持环3与抛光表面17之间的位置，使在基片S与抛光表面17接 触的情况下，保持环与抛光表面两者之间形成一个间隙。这种结构具有一种保持环加压装置16，用于将保持环压贴在抛光 表面17上。当用抛光表面17进行抛光时，这可以避免在被抛光表面 SA上形成"边缘倒圆"，因此，提高了被抛光基片S的表面最终精 度。这种结构还包括一种保持环位置调节装置4。当需要时，该装置 可以用于调节保持环3与抛光表面17之间的位置关系，使得当基片S 被压贴在抛光表面时，在保持环3与抛光表面之间，将形成间隙。当 做到这些时，在保持环3与抛光表面17之间没有物理接触，提高了抛 光速度(抛光率)，于是提高了生产率。此外，根据本专利技术的第二方面，对第一方面所述的抛光装置1， 增加两个传感器(18和19)，用于传感基片S被抛光工具15抛光的 抛光量。这使得本装置能够在下述两种抛光方式之间，向后切换或向 前切换，从而根据由传感器(18和19)所传感的已经完成抛光量的信息，进行适当的抛光，致于这两种抛光方式， 一种方式是，由保持环加压装置16，将保持环3压贴在抛光表面17上进行抛光，而另一种 方式是，保持环3不与抛光表面17接触的情况下进行抛光。此外，根据本专利技术的第三方面，是实现上述目的的抛光方法，例 如图1和2所示，该方法包括第一步骤，将基片S夹持在基片托板 10上，该基片被保持环3所环绕；第二步骤，使基片S与抛光表面17 接触，与此同时，调节保持环3与抛光表面17之间的位置关系，使在 此两者之间形成间隙，并还在基片S与抛光表面17之间形成相对运动 以进行抛光；第三步骤，使基片S与抛光表面17接触，与此同时，压 保持环3，使其与抛光表面17接触，并也在基片S与抛光表面17之 间形成相对运动以进行抛光。此外，根据本专利技术的第四方面的抛光方法，是上述第三方面的抛 光方法，其中，第二步骤中的抛光表面17,是一种固定磨料15B;而 第三步骤中的抛光表面17，是一种抛光垫15A。此外，根据本专利技术的第五方面的抛光方法，是上述第三或第四方 面的抛光方法，其中，第二步骤和第三步骤中的至少一步骤包括检测 抛光量的第四步骤；在抛光量达到预定值之后，从第四步骤到第二步 骤和第三步骤的其它部分继续进行。附图说明本专利技术的这些或那些特点、方面和优点，在参看下述说明、权利 要求和附图后，将变得一目了然，其中图1示出了本专利技术一个实施例中的抛光装置的外观图2是图1所示抛光装置的局部剖视图的放大图，其中，基片托 板正好定位在装置的回转台的上方；图3是一个基片的平面视图，该基片被保持在图1所示抛光装置 的基片托板内；图4 (A)示出了基片的典型横截面，该基片具有待抛光的部分， 这些待抛光的部分包括一种金属的膜，和夹放在第一种金属的膜之间的另一种金属的膜。图4(B)示出了由一种金属组成的基片的典型横截面，其中一种膜是待抛光的；图5是本专利技术另一个实施例中抛光装置的外观图； 图6是本专利技术又一个实施例中抛光装置的外观图； 图7是本专利技术再一个实施例中抛光装置局部剖视图的放大图。具体实施例方式实施本专利技术的最佳方式，将参看附图说明如下。为了说明的需要， 当相同的部分或等价的部分出现在一幅图之外的更多图中时，在其所 出现的各图中，均使用相同的字符表示，对其说明将不再重复。图1示出了本专利技术此实施例中的抛光装置1的外观图。对此抛光 装置的结构布局，现在参看图l予以说明。抛光装置1包括基片托板IO，用于夹持基片S;托板驱动轴12， 用于驱动基片托板10旋转；托板头13,该托板头支撑托板驱动轴13; 和，枢轴14。枢轴14以自己的轴心线为运动中心线，作绕枢轴的转 动，从而使托板头13和基片托板10作类似的绕枢轴转动。抛光装置l还包括一个抛光台36，抛光台具有一个抛光工具15， 设置在抛光台上；回转输送器27，用于在升降器29与推动器30 (此 两者将在后面说明)之间输送被抛光零件。抛光工具15具有一个抛光 垫15A和一个固定磨料(fixed abrasive ) 15B。抛光台36具有 一个 转台36A，抛光垫15A设置在转台上；和一个涡旋台(scroll table ) 36B，固定磨料15B设置在涡旋台上。抛光工具15的抛光表面17， 由抛光垫15A的抛光表面17A，和固定磨料15B的抛光表面17B构成。在抛光的过程中，可以将纯净水、抛光稀浆或化学溶液(或者这 些液体的混合物)供至转台36A和涡旋台36B作为抛光液。基片托板 10可以正好定位于转台36A、涡旋台36B或推动器30 (对此将在后 面说明)的上方，这是借助于枢轴14绕枢轴轴心线转动实现的。枢轴 14具有一种定位装置(图中未示出)，通过此定位装置，基片托板IO 可枢轴定位(pivotally positioned )。抛光装置l还包括基片翻转器28，用于翻转基片S;升降器29， 用于在基片翻转器28与回转输送器27之间输送基片S;推动器30， 用于接受由回转输送器27输送的基片S，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基片托板系统，其包括：　基片托板，其包括保持环，该保持环用于夹持基片，并将基片定位，以便在抛光过程中使基片的表面与抛光表面接触，所述基片托板还包括连接到所述保持环上的基片托板主体装置；　基片托板驱动轴，其与所述基片托板连接， 用于驱动、上升和下降所述基片托板；　滚珠丝杠和滚珠螺母，该滚珠丝杠和滚珠螺母与所述基片托板驱动轴连接；　脉冲马达，其与所述滚珠丝杠接合，用于将所述基片托板上升和下降到所希望的垂直位置；　流体压力源，其向基片上方供给增压流体 ；和　控制装置，其用于通过所述脉冲马达、所述滚珠丝杠和所述滚珠螺母固定所述基片托板的垂直位置，直到所述基片托板被固定在所希望的垂直位置，并向所述基片上方导入增压流体，将基片压贴到所述抛光表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：户川哲二，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]