專利名稱：：基片托板系統(tǒng)與用于拋光基片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對基片進行平面化拋光的裝置，特別涉及用于對諸如半導體晶片之類的基片進行化學拋光以使其平面化的裝置。
背景技術(shù)：
：在早期的拋光裝置中，待拋光的基片被夾持在基片托板的下表面。然后，為了拋光基片，在基片與拋光墊之間建立一種相對運動的同時，對拋光墊的拋光表面供給拋光稀漿，將基片壓貼在拋光墊上。基片托板上設置了一種保持環(huán)，用于避免在拋光過程中，基片從基片托板的下表面移位?；槐３汁h(huán)環(huán)繞，以保持基片在基片托板上處于應有位置。但是，當在彈性拋光墊上進行拋光時，在工件的外周邊緣發(fā)生過度拋光，產(chǎn)生稱為"邊緣倒圓"的結(jié)果。為了消除這種邊緣倒圓的結(jié)果，將保持環(huán)壓貼在拋光墊上，使保持環(huán)的外周邊略微向下褶曲。在傳統(tǒng)的拋光裝置中，例如在上述裝置中，雖然采用將保持環(huán)壓貼在拋光墊上的方法，解決邊緣倒圓的問題，從而使被拋光的工件表面的最終精度提高，仍然導致拋光稀漿在被拋光工件表面上的不良分布，這使得拋光速度降低，因此降低生產(chǎn)率。這種傾向在被拋光表面是金屬膜時特別明顯。因此，傳統(tǒng)的拋光裝置不適于做高速拋光，高速拋光需要對被拋光表面供給大量的拋光稀漿。近來，已經(jīng)開發(fā)了用固定磨料(fixedabrasive)替代拋光墊的拋光裝置。因為，當工件壓貼在固定磨料上時，固定磨料幾乎不會產(chǎn)生形狀變化，工件發(fā)生的邊緣倒圓極小，即使在不存在從保持環(huán)向下的壓力的情況下也是如此。但是，當用這種固定磨料在傳統(tǒng)拋光裝置上進行拋光時，因為保持環(huán)現(xiàn)在是被壓貼在固定磨料上，保持環(huán)磨損更快，降低了保持環(huán)的使用壽命，導致相應的成本提高。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種拋光裝置和一種拋光方法，使能在進行拋光時消除這種邊緣倒圓，從而提高被拋光工件表面的最終精度；而且，使大量的拋光液可以供給至進行拋光的表面，從而提高拋光速度和提高生產(chǎn)率。為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，例如如圖1和2所示，拋光裝置l包括基片托板IO，具有保持環(huán)3，該保持環(huán)環(huán)繞基片S，用于保持基片S;拋光工具15，用于拋光基片S;基片加壓裝置ll，用于使基片S與拋光工具15的拋光表面17接觸；保持環(huán)加壓裝置16，用于使保持環(huán)3與拋光表面17接觸；保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置4，用于調(diào)節(jié)保持環(huán)3與拋光表面17之間的位置，使在基片S與拋光表面17接觸的情況下，保持環(huán)與拋光表面兩者之間形成一個間隙。這種結(jié)構(gòu)具有一種保持環(huán)加壓裝置16，用于將保持環(huán)壓貼在拋光表面17上。當用拋光表面17進行拋光時，這可以避免在被拋光表面SA上形成"邊緣倒圓"，因此，提高了被拋光基片S的表面最終精度。這種結(jié)構(gòu)還包括一種保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置4。當需要時，該裝置可以用于調(diào)節(jié)保持環(huán)3與拋光表面17之間的位置關(guān)系，使得當基片S被壓貼在拋光表面時，在保持環(huán)3與拋光表面之間，將形成間隙。當做到這些時，在保持環(huán)3與拋光表面17之間沒有物理接觸，提高了拋光速度(拋光率)，于是提高了生產(chǎn)率。此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，對第一方面所述的拋光裝置1，增加兩個傳感器(18和19)，用于傳感基片S被拋光工具15拋光的拋光量。這使得本裝置能夠在下述兩種拋光方式之間，向后切換或向前切換，從而根據(jù)由傳感器(18和19)所傳感的已經(jīng)完成拋光量的信息，進行適當?shù)膾伖?，致于這兩種拋光方式，一種方式是，由保持環(huán)加壓裝置16，將保持環(huán)3壓貼在拋光表面17上進行拋光，而另一種方式是，保持環(huán)3不與拋光表面17接觸的情況下進行拋光。此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，是實現(xiàn)上述目的的拋光方法，例如圖1和2所示，該方法包括第一步驟，將基片S夾持在基片托板10上，該基片被保持環(huán)3所環(huán)繞；第二步驟，使基片S與拋光表面17接觸，與此同時，調(diào)節(jié)保持環(huán)3與拋光表面17之間的位置關(guān)系，使在此兩者之間形成間隙，并還在基片S與拋光表面17之間形成相對運動以進行拋光；第三步驟，使基片S與拋光表面17接觸，與此同時，壓保持環(huán)3，使其與拋光表面17接觸，并也在基片S與拋光表面17之間形成相對運動以進行拋光。此外，根據(jù)本發(fā)明的第四方面的拋光方法，是上述第三方面的拋光方法，其中，第二步驟中的拋光表面17,是一種固定磨料15B;而第三步驟中的拋光表面17，是一種拋光墊15A。此外，根據(jù)本發(fā)明的第五方面的拋光方法，是上述第三或第四方面的拋光方法，其中，第二步驟和第三步驟中的至少一步驟包括檢測拋光量的第四步驟；在拋光量達到預定值之后，從第四步驟到第二步驟和第三步驟的其它部分繼續(xù)進行。本發(fā)明的這些或那些特點、方面和優(yōu)點，在參看下述說明、權(quán)利要求和附圖后，將變得一目了然，其中圖1示出了本發(fā)明一個實施例中的拋光裝置的外觀圖2是圖1所示拋光裝置的局部剖視圖的放大圖，其中，基片托板正好定位在裝置的回轉(zhuǎn)臺的上方；圖3是一個基片的平面視圖，該基片被保持在圖1所示拋光裝置的基片托板內(nèi)；圖4(A)示出了基片的典型橫截面，該基片具有待拋光的部分，這些待拋光的部分包括一種金屬的膜，和夾放在第一種金屬的膜之間的另一種金屬的膜。圖4(B)示出了由一種金屬組成的基片的典型橫截面，其中一種膜是待拋光的；圖5是本發(fā)明另一個實施例中拋光裝置的外觀圖；圖6是本發(fā)明又一個實施例中拋光裝置的外觀圖；圖7是本發(fā)明再一個實施例中拋光裝置局部剖視圖的放大圖。具體實施例方式實施本發(fā)明的最佳方式，將參看如下。為了說明的需要，當相同的部分或等價的部分出現(xiàn)在一幅圖之外的更多圖中時，在其所出現(xiàn)的各圖中，均使用相同的字符表示，對其說明將不再重復。圖1示出了本發(fā)明此實施例中的拋光裝置1的外觀圖。對此拋光裝置的結(jié)構(gòu)布局，現(xiàn)在參看圖l予以說明。拋光裝置1包括基片托板IO，用于夾持基片S;托板驅(qū)動軸12，用于驅(qū)動基片托板10旋轉(zhuǎn)；托板頭13,該托板頭支撐托板驅(qū)動軸13;和，樞軸14。樞軸14以自己的軸心線為運動中心線，作繞樞軸的轉(zhuǎn)動，從而使托板頭13和基片托板10作類似的繞樞軸轉(zhuǎn)動。拋光裝置l還包括一個拋光臺36，拋光臺具有一個拋光工具15，設置在拋光臺上；回轉(zhuǎn)輸送器27，用于在升降器29與推動器30(此兩者將在后面說明)之間輸送被拋光零件。拋光工具15具有一個拋光墊15A和一個固定磨料(fixedabrasive)15B。拋光臺36具有一個轉(zhuǎn)臺36A，拋光墊15A設置在轉(zhuǎn)臺上；和一個渦旋臺(scrolltable)36B，固定磨料15B設置在渦旋臺上。拋光工具15的拋光表面17，由拋光墊15A的拋光表面17A，和固定磨料15B的拋光表面17B構(gòu)成。在拋光的過程中，可以將純凈水、拋光稀漿或化學溶液(或者這些液體的混合物)供至轉(zhuǎn)臺36A和渦旋臺36B作為拋光液。基片托板10可以正好定位于轉(zhuǎn)臺36A、渦旋臺36B或推動器30(對此將在后面說明)的上方，這是借助于樞軸14繞樞軸軸心線轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的。樞軸14具有一種定位裝置(圖中未示出)，通過此定位裝置，基片托板IO可樞軸定位(pivotallypositioned)。拋光裝置l還包括基片翻轉(zhuǎn)器28，用于翻轉(zhuǎn)基片S;升降器29，用于在基片翻轉(zhuǎn)器28與回轉(zhuǎn)輸送器27之間輸送基片S;推動器30，用于接受由回轉(zhuǎn)輸送器27輸送的基片S，并將其輸送至基片托板10;第一修整器20，用于修整轉(zhuǎn)臺36A的拋光墊15A;第二修整器50,用于修整渦旋臺36B的固定磨料15B。對基片托板IO，將參看圖2予以說明?；邪?0具有一種圓柱形容器式的基片托板主體裝置2，該裝置具有內(nèi)約束空間；和，保持環(huán)3,設置在基片托板主體裝置2底部，從而在主體裝置形成一個單獨的單元(singleunit)。被包圍在由基片托板主體裝置2和保持環(huán)3所限定的空間內(nèi)的有密封環(huán)42，該密封環(huán)與基片S的頂面接觸；環(huán)形夾持環(huán)5;和，夾板6，該夾板的形狀近似于圓盤形，用于夾持密封環(huán)42?；琒的下表面，是待拋光基片表面SA。密封環(huán)42用彈性材料制成，其外周邊被夾緊在夾持環(huán)5與夾板6(此夾板緊固在夾持環(huán)5的底部)之間，于是，密封環(huán)覆蓋夾板6頂面的外邊緣、外側(cè)部和底面的外邊緣。這樣的結(jié)果，在密封環(huán)42與夾板6之間形成空間G，在拋光的過程中，使空間G密封，密封環(huán)42便緊密地附著在基片S的頂面。壓力片7用彈性薄片制成，在夾持環(huán)5與基片托板主體裝置2之間伸展。壓力片7的緊固，是通過將其外周邊緣部夾緊在基片托板主體裝置2的殼體2A與壓力片支承2B之間實現(xiàn)的，而其內(nèi)周邊緣部，被夾緊在夾持環(huán)5的頂部5A與止擋5B之間。基片托板主體裝置2、夾板6、夾持器5與壓力片7聯(lián)合，在基片托板主體裝置2內(nèi)部形成壓力腔21。流體通道31由管路、連接器等組成，與壓力腔21連通，該流體通道經(jīng)過設置在流體通道31內(nèi)的調(diào)節(jié)器Rl,與壓縮空氣源(圖中未示出)連通。在基片S與夾板6之間形成的空間內(nèi)，設置了中心袋8和環(huán)形管9，該環(huán)形管與基片S接觸。中心袋8具有圓形接觸表面，設置在夾板6底面的中心處；而具有環(huán)形接觸表面的環(huán)形管9，設置在中心袋88的外面，環(huán)繞中心袋的外周邊。在夾板6與基片S之間形成的空間，被中心袋8和環(huán)形管9分割為多個空間。就是說，壓力腔22,在中心袋8與環(huán)形管9之間形成，而壓力腔23是在環(huán)形管9之外形成。在中心袋8內(nèi)，由彈性膜81與中心袋夾持器82形成中心壓力腔(也簡稱壓力腔)24。在環(huán)形管9內(nèi)，由彈性膜91與環(huán)形管夾持器92形成中間壓力腔(也簡稱壓力腔)25。流體通道32、33、34和35由管路和連接器等組成，分別與壓力腔22、23、中心壓力腔24和中間壓力腔25連通。壓力腔22、23、24和25分別通過調(diào)節(jié)器R2、R3、R4和R5與作為氣源的壓縮空氣源(未示出)連通，這些調(diào)節(jié)器分別設置在流體通道32、33、34和35內(nèi)。此系統(tǒng)設置成這樣，使流體可以經(jīng)過與相應的壓力腔連通的流體通道(31-35)，供給夾板6上方的壓力腔21，以及壓力腔(22-25)，該流體例如空氣，既可以處于增壓狀態(tài)，也可以處于大氣壓力狀態(tài)。供給壓力腔(21-25)之每一個壓力腔的流體壓力，可以通過調(diào)節(jié)器(Rl-R5)調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)器設置在為相應的壓力腔所用的流體通道(31-35)內(nèi)。于是，壓力腔(21-25)之每一個壓力腔的壓力，可以彼此獨立于其它壓力腔進行控制，或者可以設置成大氣壓力。由于不同的壓力腔(21-25)的壓力，可以通過調(diào)節(jié)器(Rl-R5)彼此獨立地調(diào)整，使基片S壓貼拋光墊15A的壓力，可以針對基片S的每一個部分分別調(diào)節(jié)。此外，壓力腔22和23設置成可以切換至與真空源(圖中未示出)連接，于是，壓力腔22和23可以切換成真空狀態(tài)。因為在密封環(huán)42的外周邊表面與保持環(huán)3之間，存在微小的間隙H，在此的配置，構(gòu)成一種浮動結(jié)構(gòu)，其中，某些元件(例如夾持環(huán)5、夾板6和安裝在夾板6上的密封環(huán)42)，可以相對于基片托板主體裝置2和保持環(huán)3作垂直運動。此外，在夾持環(huán)5的止擋5B上的多個部位，設置了從其周邊向外突出的數(shù)個突出部5C?？蛇\動元件(夾持環(huán)5等)的垂直行程，被這些突出部5C與保持環(huán)3的一部分3A的上表面3B的結(jié)合，限制在一個給定值，該保持環(huán)上的突出部，從保持環(huán)3向內(nèi)突起。調(diào)節(jié)器R1-R5、流體通道31-35、壓力腔21-25和夾板6均為基片加壓裝置11的組成部分。其次，對使基片托板IO回轉(zhuǎn)和使其上升與下降的裝置予以說明?；邪錓O，通過萬向接頭裝置52與載荷測定器51連接，該載荷測定器安裝在基片托板驅(qū)動軸12的下端部?；邪弪?qū)動軸12垂直設置在本裝置中，該驅(qū)動軸插入帶花鍵的軸承53，而軸承又插入皮帶輪54。皮帶輪54可旋轉(zhuǎn)地設置在安裝皮帶輪的支撐裝置56的內(nèi)腔56A中。垂直方向設置的基片托板驅(qū)動軸12，穿過水平方向設置的支撐裝置56。驅(qū)動裝置(附圖未示出)通過繞在皮帶輪54上的同步驟皮帶55(附圖中用假想線表示)，驅(qū)動基片托板驅(qū)動軸12。同步驟皮帶55在內(nèi)腔56A內(nèi)運行。脈沖馬達57安裝在支撐裝置56的上方，該脈沖馬達與滾珠絲杠58的一個端部連接。滾珠絲杠58檸入滾珠螺母59的螺紋，該滾珠螺母與基片托板驅(qū)動軸12的頂端部連接。這樣，通過操縱脈沖馬達57,基片托板10和與其連接的基片托板驅(qū)動軸12，可以作為單獨的部件上升或下降，并停止在所希望的高度?？梢杂貌襟E進馬達或伺服馬達作為脈沖馬達57。需要指出，盡管在圖2中沒有示出，上述部分并包括支撐裝置56，均安裝在托板頭13內(nèi)(見圖1)。此外，基片托板驅(qū)動軸12的一部分，向下延伸至支撐裝置56之下，載荷測定器51和萬向接頭裝置52的一部分，均包圍在隔水板60A和60B內(nèi)。這在圖l中沒有示出。第一終點傳感裝置18設置在轉(zhuǎn)臺36A上作為傳感器，第二終點傳感裝置19,設置在渦旋臺36B上作為傳感器。第一和第二終點傳感裝置18和19，檢測基片S的拋光已經(jīng)進行到預定值(終點)這一事實，在這種情況下，傳感裝置輸出檢測信號到控制裝置(未示出)。用作第一和第二終點傳感裝置18和19的傳感器，既可以是光學式傳感器，也可以是過流式傳感器。如果在拋光裝置l中，設置一種拋光力矩傳感器來檢測拋光力矩(附圖未示出)，用于根據(jù)所測定的拋光力矩值，確定拋光的量，這樣，就不必在上述各臺本身設置終點傳感裝置。脈沖馬達57、滾珠絲杠58、滾珠螺母59、載荷測定器51和基片托板驅(qū)動軸12，均包括在保持環(huán)位置調(diào)整裝置4中。此外，脈沖馬達57、滾珠絲杠58、滾珠螺母59載荷測定器51和基片托板驅(qū)動軸12，又均包括在保持環(huán)加壓裝置16的結(jié)構(gòu)布局中。對于本發(fā)明一個實施例的拋光裝置1的基片托板10的操縱，現(xiàn)參看圖2，必要時參看圖1和3，予以說明。在本實施例的拋光裝置1中，為了獲取并保持在基片托板IO中的基片S，整個基片托板IO，首先正好定位在基片S的上方。然后，將一種增壓流體供給中心袋8和壓力腔24和25(在環(huán)形管9內(nèi)側(cè))，以使其增壓至預定值。然后，從控制裝置(未示出)輸出一個脈沖信號到脈沖馬達57，使基片托板IO降低。作為響應，脈沖馬達57使?jié)L珠絲杠58旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動之進入滾珠螺母59，使基片托板驅(qū)動軸12下降，從而使基片托板10下降，直至中心袋8和環(huán)形管9，與準備夾持的基片S，形成緊密密封狀態(tài)。然后，壓力腔22和23分別通過流體通道32和33，與真空源(未示出)連接，以在壓力腔22和23獲得負壓狀態(tài)，從而建立所需要的吸力，通過吸附結(jié)合(suction-adhesion)夾持住基片S?？刂蒲b置(附圖未示出)于是輸出一個脈沖信號到脈沖馬達57，使基片托板IO，連同通過吸附結(jié)合被快速夾持其上的基片S，一同上升。脈沖馬達57，以類于上述下降操作的方式運行(通過滾珠絲杠58、滾珠螺母59和基片托板驅(qū)動軸12)，不過馬達是沿相反方向旋轉(zhuǎn)。然后，樞軸14繞樞軸中心轉(zhuǎn)動，使整個基片托板10，按需要偏轉(zhuǎn)到正好處于轉(zhuǎn)臺36A及其拋光墊15A的上方。此外，基片S的外周邊被保持環(huán)3保持，以避免基片在拋光過程中，從基片托板10移位。然后，基片托板10下降，以使待拋光基片S的表面和保持環(huán)3的下表面，與拋光墊15A接觸。當基片S和保持環(huán)3與拋光表面17A進入接觸時，這就施加一個載荷于設置在基片托板驅(qū)動軸12下端部的載荷測定器51。載荷測定器51檢測載荷，并輸出一個"載荷檢測"信號到控制裝置(未示出)，控制裝置于是識別到，基片S和保持環(huán)3已經(jīng)與拋光墊15A進入接觸狀態(tài)?？刂蒲b置于是輸出脈沖信號到脈沖馬達57，這樣，脈沖馬達旋轉(zhuǎn)，使基片托板10升起到預定位置。這可使拋光墊15A與保持環(huán)3的高度位置保持相同，而與保持環(huán)3的磨損情況無關(guān)。特別地，基片托板IO被提升大約0.2mm，但因為基片S的厚度大約為0.8mm，在拋光過程中，基片不可能從基片托板10的底面被拋擲出。在拋光裝置處于這種狀態(tài)下時，增壓流體在預定壓力下被供至壓力腔21-23，使基片S壓貼在拋光墊15A的拋光表面17A。將拋光液從拋光液供給咀(未示出)流出，從而在拋光墊上保持足夠量的拋光液，隨著拋光液存在于基片的被拋光表面SA與拋光墊15A的拋光表面17A之間，保證拋光作用始終在進行。在這一階段(見圖3)，基片S的C2和C4部分(定位于壓力腔22和23下面的部分)，借助于供入壓力腔22和23的流體壓力，分別被壓貼在拋光表面17A上。與此類似，基片S的C1部，定位于中心壓力腔24下面，被增壓流體壓力壓貼在拋光墊15A上，該增壓流體壓力，通過中心袋8的彈性膜81，施加在中心壓力腔24?；琒的C3部，定位于中間壓力腔25下面，被增壓流體壓力壓貼在拋光表面17A，該增壓流體壓力是通過環(huán)形管9的彈性膜91，施加在中間壓力腔25。此外，將基片S壓貼在拋光表面17A的力可以通過供入壓力腔21以增壓流體改變，或者通過改變增壓流體的壓力而改變。于是，施加在基片S上的拋光壓力，可以通過控制壓力腔21-25中其中之每一壓力腔增壓流體的壓力，進行調(diào)節(jié)。就是說，使基片S壓貼在轉(zhuǎn)臺36A上的拋光墊15A的力，可以針對基片S的Cl-C5中的各個部分，單獨地進行調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)是通過分別單獨調(diào)節(jié)設置在流體通道31-35內(nèi)的調(diào)節(jié)器Rl-R5，從而調(diào)節(jié)供入單個壓力腔21-25中的增壓流體的壓力實現(xiàn)的。以這種方式，施加在基片S的Cl-C4部的每一部分的拋光壓力，單獨地調(diào)節(jié)至所希望的值，基片S可以被壓貼在旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)臺36A的拋光墊15A上。通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)用于將基片S壓貼在拋光墊15A上的壓力，遍及基片S表面各部分(定位于中心壓力腔24下面的Cl部；定位于壓力腔22下面的C2部；定位于中間壓力腔25下面的C3部；和C4部，壓力腔22部)的拋光壓力分布，可以按需要調(diào)節(jié)。這樣，基片S可以被劃分為四個同心圓(圓形部C1和四個環(huán)形部C2-C4)，而這些單獨部分C1-C4中的每一部分，可以用單獨設定的壓力加壓。拋光率取決于將基片S壓貼在拋光墊15A的壓力，而因為施加在基片S的Cl-C4中每一部分的壓力，可以按上述方式調(diào)節(jié)，Cl-C4四個區(qū)域中不同區(qū)域的拋光率，也可以單獨控制。這就使得可能在基片S的整個表面獲得均勻拋光，不存在拋光不足或過度拋光，甚至在基片S的待拋光表面的薄膜有徑向膜厚分布時也是如此?；琒還可以在保持環(huán)3并不與拋光表面17A接觸的情況下進行拋光。與保持環(huán)3接觸拋光表面17A(進行拋光的情況)相比，這樣拋光就允許更多的拋光液，進入基片S的被拋光表面SA與拋光表面17A之間，從而提高了拋光率。除提高拋光率以外，拋光時不讓4呆持環(huán)3接觸拋光表面，還降低保持環(huán)3的磨損，這可以顯著地延長保持環(huán)3的使用壽命。為了進行保持環(huán)3與拋光墊15A接觸情況下的拋光，在基片托板10已經(jīng)足夠地下降，使基片S和保持環(huán)3與拋光墊15A接觸后，執(zhí)行下列操作將脈沖信號從控制器(未示出)輸送到脈沖馬達57，讓脈沖馬達57轉(zhuǎn)動滾珠絲杠58，滾珠絲杠與滾珠螺母59和基片托板驅(qū)動軸12協(xié)同運行，使基片托板10進一步驟下降，使保持環(huán)3以增大的力壓貼在拋光墊15A上，直至載荷測定器51檢測到的載荷，對應于由預設定的拋光處方所確定的保持環(huán)壓力。拋光壓力是用反饋控制進行控制的。這樣，當保持環(huán)3被壓貼在拋光墊15A上時，便施加一個載荷到栽荷測定器51，當栽荷達到預定值時，載荷測定器51輸出一個載荷信號到控制裝置，以停止脈沖馬達57的旋轉(zhuǎn)。然后，如上所述，通過使壓力腔21-23增壓，基片S被壓貼在拋光墊15A上;如果需要，改變中心和中間壓力腔24和25中的壓力；轉(zhuǎn)臺36A旋轉(zhuǎn)，進行拋光操作。當這樣進行了操作，拋光墊"邊緣倒圓"問題，可以通過控制保持環(huán)壓力解決，這種"邊緣倒圓"問題，發(fā)生在使用諸如ICI1000/SUBA400之類的拋光布作拋光墊15A的時候。這樣做，還可以改善基片S的表面一致性，并提高生產(chǎn)率。下面，參看附圖，對本實施例的拋光裝置1的操作，針對保持環(huán)3與拋光表面17接觸的這種拋光過程，和保持環(huán)不與拋光墊接觸的拋光過程，現(xiàn)在予以說明。對于此操作，在轉(zhuǎn)臺36A和渦旋臺36B上所用的拋光工具15均說明如下。拋光程序(1)，將參看圖2,并適當參看圖5和4A。在此拋光程序中，首先拋光金屬膜61;然后，同時拋光金屬膜61的其余部分和金屬膜62。這里，如圖5所示，拋光墊15A，用于設置在轉(zhuǎn)臺36A上，像圖l那樣；但在渦旋臺36B上，用拋光墊115A(取代固定磨料15B)作為拋光工具，拋光墊115A具有拋光表面117A?；琒l的橫截面如圖4(A)所示，該基片具有金屬膜61(用銅等材料)，通過諸如電鍍之類的工藝制成；金屬膜62，作為屏障層(barrierlayer)，在金屬膜61之下制出。只對金屬膜61進行的拋光，僅執(zhí)行到圖中XI所表示的水平高度，然后，從X1水平高度到Y(jié)1的水平高度，則是對金屬膜61和金屬膜62同時進行拋光。首先，基片托板頭13，繞樞軸14轉(zhuǎn)動到使基片托板10正好處于推動器30的上方。然后，壓力腔24和25增壓，推動器30上升，直至待拋光的基片Sl,接觸基片托板10的底部(密封環(huán)42和彈性膜81和(中心夾持器)82)。然后，壓力腔22和23內(nèi)獲得負壓，以建立吸附作用，使基片Sl貼附在基片托板10上。在此，被夾持在基片托板10上的基片Sl，是被保持環(huán)環(huán)繞著。然后，基片托板10被正好定位在轉(zhuǎn)臺36A的上方，在此完成之后，脈沖馬達57的軸旋轉(zhuǎn)，使基片托板10下降，從而使保持環(huán)3與轉(zhuǎn)臺36A上的拋光墊15A接觸，并使基片Sl壓貼在拋光墊15A上。不過，基片托板IO接觸拋光墊15A后，脈沖馬達57反向旋轉(zhuǎn)，使基片托板10略微上升(例如0.2mm),于是，使保持環(huán)3定位在拋光墊15A的上方，以在保持環(huán)3的底部與拋光墊15A的拋光表面之間，形成預定尺寸的間隙?，F(xiàn)在，壓力腔21-23被增壓，使基片Sl壓貼在拋光墊15A上；轉(zhuǎn)臺36A旋轉(zhuǎn)，在基片Sl與拋光表面17A之間形成相對運動，以拋光金屬膜61。此技術(shù)(即，不使保持環(huán)3接觸拋光表面17A的拋光)改善了拋光液進入基片Sl的被拋光基片表面SA1與拋光表面17A之間，這樣，提高了拋光率。因為此技術(shù)還降低了保持環(huán)3的磨損，大大延長了保持環(huán)3的使用壽命。當已經(jīng)拋光到預定的拋光量，且第一終點傳感裝置18檢測到，被拋光基片表面SA1已經(jīng)到達X1水平高度時，轉(zhuǎn)臺36A停止旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在，壓力腔21切換成大氣壓力，而壓力腔22和23切換成負壓，于是建立吸附作用，以使基片Sl吸附結(jié)合在基片托板10上?，F(xiàn)在，脈沖馬達57運轉(zhuǎn)，使基片托板10上升，完成了在轉(zhuǎn)臺36A上的拋光過程。然后，基片托板頭13，繞樞軸14轉(zhuǎn)動到使基片托板10正好處于渦旋臺36B的上方位置?，F(xiàn)在，基片托板IO下降，壓力腔21-23增壓，被拋光基片表面SA1壓貼在拋光墊115A上，開始進行拋光。在基片托板10與拋光墊115A接觸后，基片托板10不上升，脈沖馬達57慢速旋轉(zhuǎn)，基片托板10略微下降，使保持環(huán)3壓貼在拋光墊115A上，以拋光金屬膜61和金屬膜62。當以這種方式進行拋光時，拋光墊115A不經(jīng)歷"邊緣倒圓"問題。這使得被拋光基片表面SA1直至其邊緣部，均可以均勻地得到拋光。當已經(jīng)拋光到預定的拋光量時，即，當被拋光基片表面SA1已經(jīng)到達Y1水平高度時，且這種狀態(tài)被第二終點傳感裝置19檢測到，于是停止拋光，于是，壓力腔21被切換到大氣壓力狀態(tài)，而壓力腔22和23切換到負壓狀態(tài)，從而建立吸附作用，使基片Sl保持在基片托板10上。然后，基片托板10上升，結(jié)束在渦旋臺36B上的拋光過程。然后，基片托板10被正好定位在推動器30的上方，推動器30上升到基片傳遞位置。然后，壓力腔22和23返回到大氣壓力狀態(tài)，使基片Sl從基片托板10上釋放，并將其傳遞到推動器30上。上述拋光基片Sl的拋光程序(1)，其中，所述之被拋光部分包括金屬膜61和金屬膜62。不過，對于如圖4B所示的待拋光部分只有一種金屬膜61的基片S2的拋光，也可以實施(上述)第一種拋光，直至達到X2的水平高度，然后拋光到Y(jié)2的水平高度，對這兩部分，均按相同的拋光程序(1)。在這種情況下，對于在到達X2水平高度之前的這部分拋光，其拋光率可以提高以提高生產(chǎn)率；而在水平高度X2與Y2之間的這部分拋光，則可以按盡可能獲得最高平面度的原則進行拋光。拋光程序(2)，被看作是用單個拋光臺拋光一種金屬膜61(的程序)，現(xiàn)參看圖2并適當參看圖4(B)予以說明。此實施例使用圖2所示轉(zhuǎn)臺36A,轉(zhuǎn)臺36A上具有拋光墊15A(見圖2)。如圖4(B)所示的基片S2用作被拋光基片。下述說明，只對與拋光程序(1)不同的部分予以敘述。直至到達水平高度X2為止，基片S2的拋光是在保持環(huán)3之下具有間隙的情況下進行的，基片托板10被上升到這個位置?；邪?0隨后再次下降(并不運動到渦旋臺36B的上方)，從水平高度X2到水平高度Y2的拋光，是在使保持環(huán)3壓貼拋光表面117A的情況下進行的。在這兩個程序中所獲得的結(jié)果，本質(zhì)上相同，但是使用拋光程序(2)的處理時間較短，節(jié)省了盡量多的時間將基片托板10運動到渦旋臺36B所需用的時間。拋光程序(3)，現(xiàn)參看圖6并適當參看圖4，予以說明。此程序?qū)⒆鳛橐粋€例子進行說明，其中，在用拋光墊15A進行拋光之后，隨即用固定磨料15B進行拋光。拋光程序(3)基本上與拋光程序(1)相同。與圖l所示的裝置不同，圖6所示裝置使用設置在轉(zhuǎn)臺36A上的固定磨料15B，而拋光墊15A設置在渦旋臺36B上。工件既可以是如圖4(A)所示的基片Sl，也可以是圖4(B)所示的基片S2。下面的說明也可針對基片S2。就是說，在下面的說明中，"S2"可以在全部場合取代"S1"?；琒l通過吸附作用被吸在基片托板10上。然后，基片托板10運動到轉(zhuǎn)臺36A上方，并下降，直至保持環(huán)3(圖2)與固定磨料15B接觸。在保持環(huán)3與固定磨料15B接觸之后，基片托板10略微上升，以在保持環(huán)3與固定磨料15B上的拋光表面17B之間，形成預定尺寸的間隙。然后，使基片Sl壓貼在固定磨料15B上進行拋光。由于保持環(huán)3對固定磨料15B的初始壓靠，并不會導致"邊緣倒圓，，問題，在這種情況下，沒有必要使保持環(huán)3與拋光表面170B保持壓貼狀態(tài)以抑制回彈。由于在保持環(huán)3與固定磨料15B的拋光表面17B之間形成了具有預定尺寸的間隙，拋光液進入基片Sl的被拋光表面SA1與固定磨料15B的拋光表面17B之間的情況得到改善，這樣，提高了拋光率。因為這樣，還減小了保持環(huán)3的磨損，大大延長了保持環(huán)3的使用壽命。當已經(jīng)拋光了預定的拋光量，即，基片Sl的被拋光表面SA1已經(jīng)到達X1水平高度(如果是基片S2，則到達X2)，并由第一終點傳感裝置18檢測到這一狀態(tài)，此后，基片托板IO上升，結(jié)束在轉(zhuǎn)臺36A上的拋光操作。然后，帶著通過吸附作用被吸附在基片托板10上的基片Sl，基片托板10運動到正好處于渦旋臺36B上方的位置，然后下降，直至保持環(huán)3與拋光墊15A接觸。然后，基片托板10略微下降，使保持環(huán)3壓貼在拋光墊15A上。于是，使基片Sl壓貼在拋光墊15A上進行拋光。這使均勻拋光有可能進行到基片Sl的邊緣。當?shù)诙K點傳感裝置19傳感的信息表明，已經(jīng)拋光了預定的拋光量，即被拋光表面SA1已經(jīng)到達Yl水平高度(或在基片S2的情況下，則到達Y2水平高度)，基片托板10上升，結(jié)束在渦旋臺36B上的拋光操作?；邪?0然后運動到推動器30的上方，將拋光過的基片Sl傳遞到推動器30。此外，在拋光程序(3)中，這些步驟可以顛倒，不首先執(zhí)行用固定磨料15B進行拋光的步驟，而是在用拋光墊15A進行拋光的步驟之后(用固定磨料進行拋光)。但是，即使在順序顛倒的情況下，用拋光墊15A進行拋光，仍舊必須在使保持環(huán)3壓貼拋光墊15A的狀態(tài)下實施，而用固定磨料15B拋光，仍舊必須在使保持環(huán)3與固定磨料15B之間形成預定間隙的狀態(tài)下進行。在上述例子中，使用單個基片托板，由兩個不同的拋光工具15執(zhí)行順序拋光操作。但是，顯然本發(fā)明對于用三個或多個拋光工具15進行拋光也是有用的。此外，上述具體例子只談及拋光金屬膜，但是，應當也是顯然的，本發(fā)明對于拋光其它的膜，例如拋光絕緣膜，或拋光淺溝隔離(STI-shallowtrenchisolation)過程也是有用的。此外，本發(fā)明的拋光裝置l，能夠支持只要一個拋光工具15的操作，以及要求多個拋光工具15的操作。還能夠支持那些壓力必須施加到保持環(huán)3上的操作，以及那些必須在保持環(huán)3與拋光表面17之間保持間隙，不要求施加壓力于保持環(huán)3上的操作。因此，本發(fā)明提供了一種拋光裝置1，和保證高的基片平面度、高拋光率和高生產(chǎn)率的拋光方法，用于支持范圍廣闊的拋光應用。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的拋光裝置。本實施例的拋光裝置不同于上述實施例之處，在于其保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置4。就是說，在前面的裝置中沒有設置保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置4，而在后一裝置中，使用汽缸120作為執(zhí)行器，或用保持環(huán)加壓裝置替代脈沖馬達57。此實施例中的保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置，不能像上述實施例那樣，精確地使保持環(huán)相對于拋光表面定位。實際上，此實施例的裝置，是在保持環(huán)與拋光表面保持接觸的情況下，在保持環(huán)上施加一個向上的力以實現(xiàn)調(diào)節(jié)的效果。所施加的力僅僅足以使保持環(huán)與拋光表面維持接觸，從而使拋光液能夠容易地從保持環(huán)與拋光表面之間通過，并進入基片表面與拋光表面之間，從而保證拋光率提高。不用說，此實施例中，像上述實施例所實行的那樣，保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置，還可以使保持環(huán)與拋光表面離開一段距離。在本發(fā)明中，如上所述，設置了保持環(huán)加壓裝置，用于壓保持環(huán)，使其壓貼在拋光表面。這就消除了在被拋光表面的"邊緣倒圓"問題，從而提高了基片的最終精度。此外，還設置了保持環(huán)位置調(diào)節(jié)裝置。當基片被壓貼在拋光表面上時，此裝置使得有可能調(diào)節(jié)保持環(huán)與拋光表面之間的位置關(guān)系，使在其間形成間隙，或者使保持環(huán)與拋光表面略微接觸。這種保持環(huán)與拋光表面的不物理接觸或者略微接觸，提高了拋光率(速度)，從而提高了拋光生產(chǎn)率。權(quán)利要求1.一種基片托板系統(tǒng)，其包括基片托板，其包括保持環(huán)，該保持環(huán)用于夾持基片，并將基片定位，以便在拋光過程中使基片的表面與拋光表面接觸，所述基片托板還包括連接到所述保持環(huán)上的基片托板主體裝置；基片托板驅(qū)動軸，其與所述基片托板連接，用于驅(qū)動、上升和下降所述基片托板；滾珠絲杠和滾珠螺母，該滾珠絲杠和滾珠螺母與所述基片托板驅(qū)動軸連接；脈沖馬達，其與所述滾珠絲杠接合，用于將所述基片托板上升和下降到所希望的垂直位置；流體壓力源，其向基片上方供給增壓流體；和控制裝置，其用于通過所述脈沖馬達、所述滾珠絲杠和所述滾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，并向所述基片上方導入增壓流體，將基片壓貼到所述拋光表面。2.如權(quán)利要求1所述的基片托板系統(tǒng)，還包括彈性元件，其用于限定膨脹空腔，該膨脹空腔用于將所述流體壓力供給到基片上。3.如權(quán)利要求1所述的基片托板系統(tǒng)，其中通過保持環(huán)加壓裝置將所述基片托板主體裝置壓貼到所述拋光表面，所述保持環(huán)被獨立地壓貼到所述拋光表面。4.如權(quán)利要求1所述的基片托板系統(tǒng)，其中所述控制裝置使所述基片托板主體裝置下降到所述基片托板與所述拋光表面接觸為止，然后使所述基片托板上升，直到所述基片托板被上升到離開所述拋光表面的一定距離，以固定所述基片托板的所述垂直位置。5.如權(quán)利要求4所述的基片托板系統(tǒng)，其中所述基片托板包括保持環(huán)，其用于環(huán)繞所述基片，并通過判斷所述保持環(huán)是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片托板與所述拋光表面的所述接觸。6.如權(quán)利要求4所述的基片托板系統(tǒng)，其中通過判斷被所述基片托板所夾持的所述基片是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片托板與所述拋光表面的所述接觸。7.如權(quán)利要求4所述的基片托板系統(tǒng)，還包括載荷測定器，其安裝在所述基片托板驅(qū)動軸的下端部，其中所述載荷測定器檢測所述基片托板與所述拋光表面的接觸。8.如權(quán)利要求4所述的基片托板系統(tǒng)，其中離開所述拋光表面的所述一定距離小于所述基片的厚度。9.如權(quán)利要求2所述的基片托板系統(tǒng)，其中所述彈性元件在所述基片托板的徑向上限定多個所述膨脹空腔。10.—種用于拋光基片的方法，其包括以下步驟通過基片托板夾持所述基片；通過降低所述基片托板使所述基片托板與拋光表面接觸；垂直移動所述基片托板并在離開所述拋光表面一定距離處固定所述基片托板；向所述基片上方導入增壓流體，以使所述基片壓貼到所述拋光表面5和在所述基片與所述拋光表面之間建立一相對滑動運動，以便拋光所述基片。11.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述增壓流體被導入到由彈性元件限定的膨脹空腔的內(nèi)部，用于供給所述流體壓力到所述基片。12.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述基片托板包括保持環(huán)，該保持環(huán)用于環(huán)繞所述基片，并且通過判斷所述保持環(huán)是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片托板與所述拋光表面的所述接觸。13.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中通過判斷所述基片是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片托板與所述拋光表面的所述接觸。14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過安裝在基片托板驅(qū)動軸的下端部的載荷測定器，檢測所述基片托板與所述拋光表面的所述全文摘要一種基片托板系統(tǒng)，其包括基片托板，其包括保持環(huán)，該保持環(huán)用于夾持基片，并將基片定位，以便在拋光過程中使基片的表面與拋光表面接觸，所述基片托板還包括連接到所述保持環(huán)上的基片托板主體裝置；基片托板驅(qū)動軸，其與所述基片托板連接，用于驅(qū)動、上升和下降所述基片托板；滾珠絲杠和滾珠螺母，該滾珠絲杠和滾珠螺母與所述基片托板驅(qū)動軸連接；脈沖馬達，其與所述滾珠絲杠接合，用于將所述基片托板上升和下降到所希望的垂直位置；流體壓力源，其向基片上方供給增壓流體；和控制裝置，其用于通過所述脈沖馬達、所述滾珠絲杠和所述滾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，并向所述基片上方導入增壓流體，將基片壓貼到所述拋光表面。文檔編號B24B37/30GK101524826SQ20091013515公開日2009年9月9日申請日期2002年5月29日優(yōu)先權(quán)日2001年5月29日發(fā)明者戶川哲二申請人:株式會社荏原制作所