拋光裝置與拋光方法

2023-05-30 00:24:11 2

專利名稱：拋光裝置與拋光方法
技術領域：
本發明涉及一種用於拋光諸如半導體晶片的基片的拋光裝置和拋光方
法，更具體地涉及適合用作用於拋光基片的斜角(bevel)部分的斜角拋光 裝置、以及用於拋光基片的缺口 (notch)部分的缺口拋光裝置的拋光裝置。
背景技術：
從提高半導體製造產出量的角度，半導體晶片外周表面狀態的處理近 期已受到重視。在半導體製造工藝中，多種材料反覆地沉積在晶片上以形 成多層結構。於是，在並非用於產品的晶片外周上形成不想要的薄膜和粗 糙表面。近年來，更常見的是通過利用臂僅保持晶片外周來轉移晶片。在 此情況下，在幾個工藝過程中，不想要的薄膜脫離外周到形成在晶片上的 器件上，導致產出量降低。因此，通常使用拋光裝置拋光晶片外周以去除 不想要的薄膜以及粗糙表面。
利用用於拋光基片外周的拋光帶的拋光裝置已知為這種類型的拋光裝 置。該類型的拋光裝置通過使拋光帶的拋光表面與基片外周滑動接觸以拋 光基片外周。由於待去除不想要的薄膜的類型和厚度在不同基片之間是不 同的，通常使用具有不同粗糙度的多個拋光帶。典型地，進行粗拋光以去 除不想要的薄膜並形成外周形狀，此後進行精拋光以形成光滑表面。
斜角部分與缺口部分通常形成在基片外周。斜角部分為尖角邊緣己被 去除的外周的一部分。形成斜角部分是為了防止基片破裂並防止產生顆粒。 另一方面，缺口部分為在基片外周形成的切口部分，其目的是為了確定晶 體取向。上述用於拋光基片外周的拋光裝置可被粗略劃分為用於拋光斜角 部分的斜角拋光裝置和用於拋光缺口部分的缺口拋光裝置。
常規斜角拋光裝置的示例包括具有單個拋光頭的拋光裝置和具有多個 拋光頭的拋光裝置。在具有單個拋光頭的拋光裝置中，在拋光之後將拋光 帶更換為具有不同粗糙度的另一拋光帶或通過將基片從粗拋光段轉移到精 拋光段，進行多級拋光。另一方面，在具有多個拋光頭的拋光裝置中，粗拋光與精拋光可接連地進行。
但是，在這些常規裝置中，總體上需要較長拋光時間，因為精拋光在 粗拋光之後進行。具體地，總拋光時間為粗拋光時間與精拋光時間之和。 此外，因為拋光帶為耗費品，拋光帶需定期更換為新的拋光帶。因此，要 求作為耗費品的拋光帶更換應易於操作，同時考慮到降低帶更換操作的次 數，也要求拋光帶使用時間儘可能長。
另一方面，如日本早期公開專利申請Na2005-252288所公開，配置成 接連地按壓具有不同粗糙度的多個拋光帶緊貼基片外周的拋光裝置已知為 常規缺口拋光裝置。但是，在該常規裝置中多個拋光頭相互靠近，而該布 置使其難以保養拋光頭。此外，由於分別包含拋光帶的巻軸相互鄰近，難 以更換拋光帶。因此，包括拋光帶更換時間的拋光時間變長。

發明內容
由於上述缺點提出本發明。因此本發明的目的是提供使總拋光時間縮 短且易於更換拋光帶的拋光裝置。此外，本發明另一目的是提供使用這種 拋光裝置的拋光方法。
為實現上述目的的本發明一方面提供一種用於拋光基片的外周的拋光 裝置。所述裝置包括配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構、 設置在由旋轉保持機構保持的基片周圍的多個拋光頭組件、配置成將拋光 帶供給多個拋光頭組件並從多個拋光頭組件收回拋光帶的多個帶供給與收 回機構、以及配置成沿旋轉保持機構保持的基片的徑向方向移動多個拋光 頭組件的多個移動機構。多個拋光頭組件中的每個包括配置成按壓拋光帶 緊貼基片的外周的拋光頭，以及配置成繞與基片切線平行的軸線轉動拋光 頭的傾斜機構。所述拋光頭包括配置成保持拋光帶並沿其縱向方向以預定 速度輸送拋光帶的送帶機構、以及布置成將拋光帶行進方向引導至與基片 切線垂直的方向的導引輥。所述帶供給與收回機構沿基片徑向方向設置在 多個拋光頭組件外側，且所述帶供給與收回機構被固定在位。
在本發明一個優選方面中，多個移動機構可相互獨立地操作，且所述 拋光頭組件的傾斜機構可相互獨立地操作。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成將拋光液供給到由 旋轉保持機構保持的基片的上表面的上部供給噴嘴、配置成將拋光液供給到由旋轉保持機構保持的基片的下表面的下部供給噴嘴、以及配置成將清 洗液供給到拋光頭的至少一個清洗噴嘴。
在本發明一個優選方面中，旋轉保持機構包括配置成保持基片的保持 臺、以及被配置成豎直移動保持臺的抬升機構。
在本發明一個優選方面中，多個拋光頭組件和多個帶供給與收回機構 位於處在預定高度的水平面的下方，且抬升機構可操作以便在在水平面上 方的轉移位置與水平面下方的拋光位置之間豎直地移動保持臺。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括形狀設為在其中可形成拋 光室的分隔壁。多個拋光頭組件和保持臺位於拋光室之內且多個帶供給與 收回機構位於拋光室之外。
在本發明一個優選方面中，多個拋光頭組件的至少一個中的拋光帶行 進方向與多個拋光頭組件的另一個中的拋光帶行進方向相反。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括具有傾斜角度固定的拋光 頭的至少一個固定角度拋光頭組件。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成使基片中心與旋轉 保持機構的旋轉軸線對齊的多個定心引導裝置。
在本發明一個優選方面中，多個定心引導裝置可與多個拋光頭組件一 起活動。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成檢測由旋轉保持機 構保持的基片的偏心度、缺口部分、以及定向平面中的至少一個的偏心檢 測器。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成將液體供給到由旋 轉保持機構保持的基片上的供給噴嘴、以及用於控制多個拋光頭組件操作 的操作控制器。操作控制器可操作，以保持在將液體供給到轉動基片上的 過程中不進行拋光的至少一個拋光頭遠離基片，以使液體不會彈回基片。
在本發明一個優選方面中，操作控制器可操作，以根據基片轉動速度 確定基片與至少一個拋光頭之間的距離。
在本發明一個優選方面中，操作控制器可操作，以保持在將液體供給 到轉動基片的過程中不進行拋光的至少一個拋光頭成使液體不會彈回基片 的角度傾斜。
在本發明一個優選方面中，操作控制器可操作，以根據基片旋轉速度確定至少一個拋光頭的角度。
在本發明一個優選方面中，操作控制器可操作，以在保持至少一個拋 光頭的角度同時朝向基片移動至少一個拋光頭，並導致至少一個拋光頭按 壓拋光帶緊貼基片的外周。
本發明另一方面提供用於拋光基片的外周的拋光裝置。所述裝置包括 配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構、面向由旋轉保持機構 保持的基片的外周設置的至少一個拋光頭組件、配置成將拋光帶供給到至 少一個拋光頭組件並從至少一個拋光頭組件收回拋光帶的至少一個帶供給 與收回機構、配置成沿由旋轉保持機構保持的基片的徑向方向移動至少一 個拋光頭組件的至少一個移動機構、以及配置成將冷卻液供給到拋光帶與 由旋轉保持機構保持的基片之間的接觸部分的供給噴嘴。
在本發明一個優選方面中，所述至少一個拋光頭組件包括多個拋光頭
組件，所述至少一個帶供給與收回機構包括多個帶供給與收回機構，且所 述至少一個移動機構包括多個移動機構。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成將冷卻液供給到供 給噴嘴的冷卻液供給源。
在本發明一個優選方面中，冷卻液供給源配置成產生具有溫度最高為 10°C的冷卻液。
本發明另一方面為提供拋光方法，其包括通過旋轉保持機構轉動基片， 通過按壓拋光帶緊貼基片的外周上的第一區域以拋光第一區域，通過按壓 拋光帶緊貼基片的外周上的第二區域以拋光第二區域，在拋光第二區域過 程中，通過按壓清洗布緊貼第一區域以清洗第一區域，以及在第二區域拋 光之後通過按壓清洗布緊貼第二區域以清洗第二區域。
本發明另一方面提供拋光方法，其包括通過旋轉保持機構轉動基片， 通過按壓拋光帶緊貼基片的外周拋光基片的外周，並且在拋光過程中，將
溫度最高為10°C的冷卻液供給到基片與拋光帶之間的接觸部分。
本發明另一方面提供拋光方法，其包括通過旋轉保持機構轉動基片， 將液體供給到轉動基片上，在將液體供給到轉動基片上的過程中，通過第 一拋光頭按壓拋光帶緊貼基片的外周以拋光外周，且在將液體供給到轉動 基片上的過程中，保持不進行拋光的第二拋光頭遠離基片使得液體不會彈 回基片。本發明另一方面提供拋光方法，其包括通過旋轉保持機構轉動基片， 將液體供給到轉動基片上，在將液體供給到轉動基片上的過程中，通過第 一拋光頭按壓拋光帶緊貼基片的外周以拋光外周，並在將液體供給到轉動 基片上的過程中，保持不進行拋光的第二拋光頭成液體不會彈回基片的角 度傾斜。
本發明另一方面提供其特徵在於通過上述拋光方法被拋光的基片。 本發明另一方面提供用於拋光基片的缺口部分的拋光裝置。所述拋光 裝置包括配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構、分別配置成 使用拋光帶拋光基片的多個拋光頭模塊、以及配置成相互獨立地移動多個 拋光頭模塊的移動機構。多個拋光頭模塊中的每個包括配置成使拋光帶與 基片的缺口部分滑動接觸的拋光頭，以及配置成將拋光帶供給到拋光頭並 從拋光頭收回拋光帶的帶供給與收回機構。
在本發明一個優選方面中，移動機構包括配置成沿相互垂直的X軸和
Y軸移動多個拋光頭模塊的單個X軸移動機構和多個Y軸移動機構，所述 X軸移動機構配置成沿X軸同時移動多個拋光頭模塊，多個Y軸移動機構 配置成沿Y軸相互獨立地移動多個拋光頭模塊。
在本發明一個優選方面中，移動機構被配置成沿單一移動軸線將多個 拋光頭模塊的每個的拋光頭朝向以及遠離基片的缺口部分移動。
在本發明一個優選方面中，旋轉保持機構包括配置成導致基片在與基 片表面平行的平面上進行以缺口部分為中心的擺動運動的擺動機構。
在本發明一個優選方面中，旋轉保持機構包括配置成保持基片的保持 臺和配置成豎直地移動保持臺的抬升機構。
在本發明一個優選方面中，拋光裝置還包括配置成檢測基片的缺口部 分的缺口搜索單元。所述抬升機構可操作以便將保持臺從基片轉移位置降 低到基片拋光位置，以及將保持臺從拋光位置抬升到轉移位置，缺口搜索 與轉移位置設置在相同高度。
在本發明一個優選方面中，多個拋光頭模塊的至少一個包括配置成測 量拋光帶的張力的張力傳感器，拋光裝置還包括配置成根據張力傳感器的 輸出信號監控拋光帶的張力的監控單元。
本發明另一方面提供用於拋光基片的缺口部分的拋光裝置。拋光裝置 包括配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構、配置成使用拋光帶拋光基片的拋光頭模塊，以及配置成監控拋光帶的張力的監控單元。拋 光頭模塊包括配置成使拋光帶與基片的缺口部分滑動接觸的拋光頭，配置 成將拋光帶供給到拋光頭並從拋光頭收回拋光帶的帶供給與收回機構，以 及配置成測量拋光帶的張力的張力傳感器。監控單元被配置成根據張力傳 感器的輸出信號監控拋光帶的張力。
根據本發明，帶有具有不同粗糙度的拋光帶的多個拋光頭可被用於拋 光基片。己完成其拋光操作的拋光頭通過傾斜運動被傾斜至另一拋光角度， 另一拋光頭可對己拋光的同一部分進一步拋光。因此，無需等待其中一個 拋光頭組件的拋光操作結束，另一拋光頭組件可對已拋光的同一部分進行 拋光。此外，由於拋光帶可以容易更換，總體的拋光時間可被縮短。


圖1為顯示根據本發明第一實施例的拋光裝置的俯視圖2為圖1所示拋光裝置的垂直剖視圖3為顯示分隔壁的透視圖4A為顯示拋光頭的放大視圖4B為顯示拋光頭的放大視圖，拋光帶沿相反方向移動； 圖5為顯示拋光頭的按壓機構的視圖； 圖6為顯示晶片外周的放大剖視圖7A為顯示其中拋光頭組件被線性致動器移動向前以按壓拋光帶緊 貼晶片斜角部分的狀態的視圖7B為顯示其中拋光頭被傾斜機構傾斜以按壓拋光帶緊貼晶片斜角 部分的上部斜面的狀態的視圖7C為顯示其中拋光頭被傾斜機構傾斜以按壓拋光帶緊貼晶片斜角 部分的下部斜面的狀態的視圖8A至圖8C為分別顯示斜角部分與拋光帶之間的接觸部分的示意性 放大視圖，圖8A至圖8C與圖7A至圖7C對應。
圖9為顯示當多個拋光頭同時拋光由旋轉保持機構所保持的晶片的拋 光操作順序的視圖10為顯示當使用具有不同粗糙度的研磨顆粒的三個拋光帶進行三步 拋光時拋光操作順序的視圖；圖11A為顯示其中斜角部分的上部斜面正被拋光的狀態的視圖； 圖11B為顯示其中斜角部分的下部斜面正被拋光的狀態的視圖； 圖12A為顯示其中斜角部分的上部斜面正被第一拋光頭拋光的狀態的 視圖12B為顯示其中斜角部分的下部斜面正被第二拋光頭拋光的狀態的 視圖，其中拋光帶沿相反方向移動；
圖13為顯示保持臺處於抬升位置的拋光裝置的剖視圖14為顯示根據本發明第二實施例的拋光裝置的俯視圖15為沿圖14中線A-A所截取的剖視圖16為從圖14中的箭頭B所示方向看的拋光裝置的側視圖17為沿圖14中線C-C所截取的剖視圖18為顯示拋光頭模塊的剖視圖19為沿圖18中線D-D所截取的剖視圖20為顯示根據本發明第二實施例的拋光裝置的另一示例的俯視圖21為從圖20中箭頭E所示方向看的拋光裝置的側視圖22為顯示根據本發明第三實施例的拋光裝置的俯視圖23為說明根據本發明第三實施例的拋光裝置的操作的俯視圖24為顯示根據本發明第三實施例的拋光裝置的另一示例的俯視圖25為顯示根據本發明第四實施例的拋光裝置的俯視圖26為沿圖25中線F-F所截取的剖視圖27為顯示具有其中安裝七個拋光頭組件的拋光裝置的一個示例的俯 視圖28為顯示根據本發明第五實施例的拋光裝置的垂直剖視圖； 圖29為顯示根據本發明第六實施例的拋光裝置的俯視圖； 圖30為圖29中所示的拋光裝置的垂直剖視圖31為顯示根據本發明第六實施例的拋光裝置的更改的俯視圖32為圖31所示拋光裝置的垂直剖視圖33為顯示根據本發明第七實施例的拋光裝置的俯視圖34為顯示根據本發明第七實施例的拋光裝置的垂直剖視圖35A為顯示其中拋光液彈回晶片的狀態的側視圖35B為顯示其中拋光頭被遠離晶片定位以防止拋光液彈回晶片的狀
14圖36A至圖36C為其中拋光頭被傾斜以防止拋光液彈回晶片的視圖； 圖37為顯示包括根據第一實施例的拋光裝置和根據第二實施例的拋光
裝置的基片加工裝置的俯視圖；以及
圖38為顯示具有斜角拋光單元而非圖37所示缺口拋光單元的基片加
工裝置的更改的俯視圖。
具體實施例方式
本發明各實施例將參考附圖在下文描述。
圖1為顯示根據本發明第一實施例的拋光裝置的俯視圖，圖2為圖1 所示拋光裝置的垂直剖視圖。根據第一實施例的拋光裝置適合於用作用於 拋光基片的斜角部分的斜角拋光裝置。待拋光基片的示例為直徑300mm的 半導體晶片，在其表面上形成有多個薄膜。
如圖1和圖2所示，該拋光裝置包括配置成水平地保持晶片W (即待 拋光物體)並轉動晶片W的旋轉保持機構3。旋轉保持機構3位於拋光裝 置中心。圖1顯示其中旋轉保持機構保持晶片W的狀態。該旋轉保持機構 3具有配置成通過真空吸力保持晶片W的後表面的盤形保持臺4、與所述 保持臺4的中心部分聯結的中空軸5、以及用於轉動中空軸5的電機Ml。 晶片W通過轉移機構的手部(將在下文描述)被放置在保持臺4上，使得 晶片W的中心與中空軸5的旋轉軸線對齊。
中空軸5由允許中空軸5豎直移動的滾珠花鍵軸承(線性運動軸承) 支承。保持臺4具有上表面，所述上表面具有多個凹槽4a。這些凹槽4a連 接到延伸通過中空軸5的連通管線7。連通管線7通過設在中空軸5下端的 旋轉接頭8與真空管線9聯結。連通管線7也與用於從保持臺4釋放已加 工的晶片W的氮氣供給管線10聯結。通過選擇性地將真空管線9或氮氣 供給管線10與連通管線7聯結，晶片W通過真空吸力被吸引到保持臺4 的上表面或從保持臺4的上表面被釋放。
中空軸5由電機M1經與中空軸5聯結的帶輪pl、附連到電機M1的 旋轉軸的帶輪p2以及位於這些帶輪pl和p2上的皮帶bl而轉動。電機M1 的旋轉軸平行於中空軸5延伸。由於這些結構，保持在保持臺4的上表面 上的晶片W由電機M1轉動。滾珠花鍵軸承6為允許中空軸5沿其縱向方向自由移動的軸承。滾珠
花鍵軸承6被安裝在殼體12上。因此，在該實施例中，允許中空軸5相對 殼體12線性地向上及向下移動，且中空軸5與殼體12整體旋轉。中空軸5 與氣缸(抬升機構)15聯結，使得中空軸5與保持臺4被氣缸15抬升及降 低。
提供殼體14使其圍繞殼體12。殼體12與殼體14為同心布置。徑向軸 承18設在殼體12與殼體14之間，使得殼體12由徑向軸承18可旋轉地支 承。通過這些結構，旋轉保持機構3可圍繞中心軸線Cr轉動晶片W並可 沿中心軸Cr抬升及降低晶片W。
如圖1所示，四個拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D被繞著由旋轉保持機 構3所保持的晶片W布置。帶供給與收回機構2A、 2B、 2C與2D分別設 在拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D徑向外側。拋光頭組件1A、 1B、 1C與 1D和帶供給與收回機構2A、 2B、 2C與2D由分隔壁20隔離。分隔壁20 內部空間形成拋光室21。四個拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D以及保持臺4 位於拋光室21內。另一方面，所述帶供給與收回機構2A、 2B、 2C與2D 位於分隔壁20外側(即拋光室21外部)。各拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D 具有相同的結構，且各個帶供給與收回機構2A、 2B、 2C與2D具有相同的 結構。因此，以下詳述拋光頭組件1A和所述帶供給與收回機構2A。
所述帶供給與收回機構2A包括用於供給拋光帶23 (即拋光工具)到 拋光頭組件1A的供給巻軸24、和用於收回在拋光所述晶片W時已使用的 拋光帶23的收回巻軸25。供給巻軸24被布置在收回巻軸25上方。電機 M2通過聯結器27分別與供給巻軸24和收回巻軸25聯結(圖1僅顯示與 供給巻軸24聯結的聯結器27以及電機M2)。各電機M2被配置成以預定 轉動方向施加恆定轉矩以對拋光帶23施加預定張力。
拋光帶23為長的帶形拋光工具，其一個表面構成拋光表面。拋光帶23 被巻繞在供給巻軸24上，供給巻軸24安裝在所述帶供給與收回機構2A上。 巻繞的拋光帶23的兩側均由巻軸板支承以避免倒塌。拋光帶23 —端附連 到收回巻軸25，使得收回巻軸25將供給到拋光頭組件1A的拋光帶23巻 繞，從而收回拋光帶23。拋光頭組件1A包括用於按壓從帶供給與收回機 構2A供給的拋光帶23緊貼晶片W的外周的拋光頭30。拋光帶23被供給 到拋光頭30使得拋光帶23的拋光表面面向晶片W。所述帶供給與收回機構2A具有多個導引輥31、 32、 33和34。待供給 到拋光頭組件1A以及從所述拋光頭組件收回的拋光帶23由這些導引輥31、 32、 33和34導引。拋光帶23通過分隔壁20中形成的開口 20a從供給巻軸 24被供給到拋光頭30，用過的拋光帶23通過開口 20a被收回巻軸25收回。
如圖所示2，上部供給噴嘴36設在晶片W上方。該上部供給噴嘴36 將拋光液供給到由旋轉保持機構3所保持的晶片W的上表面的中心。設有 下部供給噴嘴37用於將拋光液供給到晶片W的後表面(即下表面)與旋 轉保持機構3的保持臺4之間的邊界上(即保持臺4外周上)。典型地，純 水用作拋光液。替代地，當矽石被用作拋光帶23研磨顆粒的情況下可使用 氨水。
拋光裝置還包括分別用於在拋光加工之後清洗拋光頭30的多個清洗噴 嘴38。各清洗噴嘴38可操作以噴出清洗水到拋光頭30，從而清洗在拋光 加工中用過的拋光頭30。
拋光頭組件1A被在拋光過程中從晶片W去除的例如銅等的拋光碎片 汙染。另一方面，因為帶供給與收回機構2A位於分隔壁20之外，拋光液 未被附連到所述帶供給與收回機構2A。因此，拋光帶23的更換可在拋光 室21外部進行，而不會接觸拋光液、且無需將手部伸入拋光室21。
當中空軸5相對於殼體12被抬升時，為保持滾珠花鍵軸承6和徑向軸 承18與拋光室21隔離，中空軸5和殼體12的上端通過在豎直方向可伸長 縮短的伸縮管19相互聯結，如圖2所示。圖2顯示中空軸5處於下部位置 且保持臺4處於拋光位置的狀態。拋光加工後，操作氣缸15將晶片W與 保持臺4和中空軸5共同抬升到轉移位置，在此，晶片W從保持臺4被釋 放。
圖3為顯示分隔壁20的透視圖。該分隔壁2為拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D以及保持臺4被裝入其中的盒形殼體。分隔壁20具有各個拋光帶 23由其通過的多個開口 20a，以及晶片W被轉移進入拋光室21或從所述拋 光室取出的轉移開口 20b。轉移開口 20b形成在分隔壁20的三個前面上， 且具有水平延伸的缺口的形狀。因此，轉移機構所保持的晶片W可被水平 移動通過轉移開口 20b穿過拋光室21。設有未顯示的遮板以覆蓋轉移開口 20b。該遮板通常為關閉的，僅在晶片W被轉移時打開。分隔壁20的上表 面具有由頂窗40覆蓋的開口 20c (見圖2)，且分隔壁20的下表面具有旋轉保持機構3由其通過的開口 20d，且還具有排氣開口 20e。
圖4A為拋光頭30的放大視圖。如圖4A所示，拋光頭30具有配置成 對拋光帶23後表面施加壓力以便以預定力按壓拋光帶23緊貼晶片W的按 壓機構41。拋光頭30還包括配置成從供給巻軸24輸送拋光帶23到收回巻 軸25的送帶機構42。拋光頭30具有多個導引輥43、 44、 45、 46、 47、 48 與49，它們引導拋光帶23使得拋光帶23沿與晶片W切線方向垂直的方向 行進。
拋光頭30的送帶機構42包括送帶輥42a、帶保持輥42b以及配置成轉 動送帶輥42a的電機M3。電機M3被設置在拋光頭30的側表面上。送帶 輥42a與電機M3的旋轉軸聯結。拋光帶23繞送帶輥42a巻繞約一半。帶 保持輥42b位於與送帶輥42a相鄰處。帶保持輥42b由未示出的機構支承， 所述機構沿圖4A中NF所指示方向(即沿朝向送帶輥42a的方向)對帶保 持輥42b施加力以按壓帶保持輥42b緊貼送帶輥42a。
拋光帶23巻繞在送帶輥42a上、在送帶輥42a與帶保持輥42b之間通 過、並被送帶輥42a和帶保持輥42b保持。送帶輥42a具有與拋光帶23接 觸的接觸表面。該接觸表面完全被聚氨酯樹脂覆蓋。該配置將增加與拋光 帶23的摩擦，使得送帶輥42a可輸送拋光帶23而不會滑動。送帶機構42 相對於拋光帶23行進方向位於拋光點(即拋光帶23與晶片W之間的接觸 部分)的下遊。
當電機M3沿圖4A中箭頭所示方向旋轉，送帶輥42a旋轉以從供給巻 軸24輸送拋光帶23經拋光頭30到收回巻軸25。帶保持輥42b配置成可繞 其自身軸線自由旋轉，並在拋光帶23被送帶輥42a輸送時旋轉。以此方式， 由拋光帶23與送帶輥42a的接觸表面之間的摩擦力、拋光帶23的巻繞角 度、拋光帶23受帶保持輥42b的夾緊作用將電機M3旋轉轉換為帶輸送操 作。由於送帶機構42設在拋光頭30中，甚至當拋光頭30相對於帶供給與 收回機構2A移動時，拋光帶23接觸晶片W的位置不會改變。僅當拋光帶 23被輸送時，拋光帶23接觸晶片W的位置改變。
圖4B為顯示拋光頭30的放大視圖，其中拋光帶23沿相反方向行進。 在圖4A中，拋光帶23在與晶片W接觸位置被向下輸送。另一方面，在圖 4B中，拋光帶23在與晶片W接觸位置被向上輸送。在帶供給與收回機構 2A中，供給巻軸24在圖4A情況下被布置成在收回巻軸25上方。另一方面，收回巻軸25被布置成在圖4B情況下位於供給巻軸24上方。優選地拋 光帶23的行進方向在圖1的拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D的至少一個中 相反。
圖5為顯示拋光頭30的按壓機構41的視圖。該按壓機構41包括位於 在兩個導引輥46和47上的拋光帶23之後的按壓墊50、配置成保持按壓墊 50的墊夾51、以及配置成朝向晶片W移動墊夾51的氣缸(致動器)52。 導引輥46和47被布置在拋光頭30的前部，且導引輥46位於導引輥47上 方。
氣缸52為所謂的單杆氣缸。兩氣體管道53通過兩個埠與氣缸52聯 結。電動氣動調整器54分別設在氣體管道53內。氣體管道53的初級端(即 入口端)與氣體供給源55聯結，氣體管道53的次級端(即出口端)與氣 缸52的埠聯結。電氣調整器54由信號控制以適當調節供給到氣缸52的 氣體壓力。以此方式，按壓墊50的按壓力由供給到氣缸52的氣體壓力控 制，且拋光帶23的拋光表面以受控壓力按壓晶片W。
如圖1所示，拋光頭30被固定到可繞平行於晶片W切線延伸的軸線 Ct轉動的臂部60的一端。臂部60的另一端通過帶輪p3和p4以及皮帶b2 與電機M4聯結。當電機M4沿順時針方向及逆時針方向轉動經過一定角度 時，臂部60繞軸線Ct轉動經過一定角度。在該實施例中，電機M4、臂部 60、帶輪p3和p4、以及皮帶b2構成用於傾斜拋光頭30的傾斜機構。
如圖所示2，傾斜機構被安裝在板狀的活動基部61上。該活動基部61 通過引導部62和導軌63與基板65可活動地聯結。導軌63沿保持在旋轉 保持機構3上的晶片W的徑向方向線性延伸，使得活動基部61可沿晶片 W的徑向方向移動。通過基板65的聯結板66附連到活動基部61。線性致 動器67經接頭68與聯結板66聯結。該線性致動器67直接地或間接地固 定到基板65上。
線性致動器67可包括氣缸或定位電機和滾珠絲槓的組合。線性致動器 67、導軌63和引導部62構成用於沿晶片W的徑向方向線性移動拋光頭30 的移動機構。具體地，移動機構可操作以沿朝向或遠離晶片W的方向沿導 軌63移動拋光頭30。另一方面，帶供給與收回機構2A固定到基板65上。
圍繞晶片W布置的四個拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D的傾斜機構、 按壓機構41和送帶機構42，以及用於移動各個拋光頭組件的移動機構被配置成可相互獨立地操作。包括各拋光頭組件1A、 1B、 1C與1D中拋光頭 30的位置(例如拋光位置和等待位置)、拋光頭30的傾斜角度、晶片W轉 動速度、拋光帶23的行進速度以及拋光頭的拋光操作順序的拋光操作均由 圖1所示的操作控制器69控制。儘管該實施例中提供四個拋光頭組件和四 個帶供給與收回機構，本發明不限於該布置。例如，可提供兩個對、三個 對或多於四個對的拋光頭組件和帶供給與收回機構。
在上述拋光裝置中，當拋光頭30被傾斜機構傾斜時，拋光帶23被送 帶輥42a和帶保持輥42b保持的部分也被傾斜。因此，在拋光頭30的傾斜 運動過程中，拋光帶23接觸晶片W的部分相對於拋光頭30不改變其位置， 同時固定在位的供給巻軸24和收回巻軸25巻繞或供給拋光帶23。同樣， 當拋光頭組件1A沿晶片W徑向方向由移動機構移動時，由送帶輥42a和 帶保持輥42b保持的拋光帶23也一起移動。因此，當拋光頭組件1A被移 動時，供給巻軸24和收回巻軸25僅巻繞或供給拋光帶23。
由於即使當拋光頭30被傾斜並被線性移動時拋光帶23相對於拋光頭 30的位置不會改變，拋光表面一旦在拋光中被使用過則不再用於拋光。因 此，拋光帶23的新拋光表面可被連續使用。此外，因為電機M2與帶供給 與收回機構2A的巻軸24和25無需與拋光頭30 —起傾斜，傾斜機構尺寸 可以較小。由於相同的原因，移動機構也可較緊湊。由於供給巻軸24和收 回巻軸25無需傾斜和移動，供給巻軸24和收回巻軸25尺寸可以較大。因 此，可使用較長的拋光帶23，從而減少拋光帶23更換操作的頻率。此外， 因為帶供給和收回機構24的供給巻軸24和收回巻軸25被固定在位並位於 拋光室21外部，作為耗材部件的拋光帶23的更換操作變得容易。
如上所述的根據第一實施例的拋光裝置適用於拋光晶片W的斜角部 分。圖6為顯示晶片W的外周的放大剖視圖。器件形成的區域為位於邊緣 表面G向內數個毫米處的平面部分D。如圖所示6，在此說明書中，器件 形成區域向外的平面部分被限定為近邊緣部分E，且包括上部斜面F、邊緣 表面G、和下部斜面F的傾斜部分被限定為斜角部分B。
圖7A為顯示其中拋光頭組件1A被線性致動器67向前移動以按壓拋 光帶23緊貼晶片W的斜角部分的狀態的視圖。旋轉保持機構3轉動其上 晶片以提供拋光帶23與晶片W的斜角部分之間的相對移動，由此拋光斜 角部分。圖7B為顯示其中拋光頭30被傾斜機構傾斜以按壓拋光帶23緊貼斜角部分的上部斜面的狀態的視圖。圖7C為顯示其中拋光頭30被傾斜機 構傾斜以按壓拋光帶23緊貼斜角部分的下部斜面的狀態的視圖。傾斜機構 的電機M4為可精確控制其轉動位置和速度的伺服電機或步進電機。因此， 拋光頭30可根據程序以所需速度轉動經過所需角度以改變其位置。
圖8A至圖8C為分別顯示晶片W的斜角部分和拋光帶23之間的接觸 部分的示意性放大視圖。圖8A至圖8C分別與圖7A至圖7C對應。拋光頭 30由傾斜機構繞附圖中軸線Ct轉動。圖8A顯示其中拋光頭30成一定角 度使拋光帶23與斜角部分的邊緣表面相互平行的狀態。圖8B顯示其中拋 光頭30成一定角度使拋光帶23與斜角部分的上部斜面相互平行的狀態。 圖8C顯示其中拋光頭30成一定角度使拋光帶23與斜角部分的下部斜面相 互平行的狀態。
以此方式，拋光頭30可根據晶片W的斜角部分的形狀改變其傾斜角 度。因此，拋光頭30可拋光斜角部分中的所需區域。當斜角部分具有彎曲 截面，可在拋光過程中逐漸改變拋光頭30的角度，或在拋光過程中以較低 速度連續改變拋光頭30的角度。
傾斜機構的轉動中心位於晶片W中以圖8A至圖8C中的軸線Ct表示。 拋光頭30繞軸線Ct旋轉(即傾斜)。因此，在如圖8A至圖8C所示的位置 關係中，拋光帶23上的一點也繞軸線Ct旋轉。例如，如圖8A至圖8C所 示，拋光帶23上的在拋光頭30的中心線的點Tc與拋光頭30 —起旋轉。 在旋轉過程中，從拋光頭30觀察的所述點Tc處於拋光頭30的中心線上同 一位置。換言之，拋光帶23上的所述點Tc與拋光頭30之間的相對位置沒 有改變。這意指甚至當拋光頭30被傾斜機構傾斜時，在拋光頭30的中心 線上的拋光帶23部分可接觸晶片W。由於當拋光頭30被傾斜時所述接觸 位置不會改變，拋光帶23可被有效使用。拋光頭30的旋轉軸線Ct的位置 可由移動機構在所需位置確定。
以下，將參考圖9描述由根據所述實施例的拋光裝置進行的拋光操作 的優選示例。圖9為顯示當使用多個拋光頭30同時拋光由旋轉保持機構3 所保持的晶片W時的拋光操作順序的視圖。在圖9中，符號T1、 T2、 T3、 T4代表某一時刻。
如圖9所示，在T1時刻，拋光頭組件1A使用具有粗糙研磨顆粒的拋 光帶23A拋光斜角部分的下部斜面。因此，在T2-A時刻，拋光頭組件1A
21的拋光頭30由傾斜機構改變其傾斜角度，並拋光斜角部分的邊緣表面。此
時，帶有具有精細研磨顆粒的拋光帶23B的拋光頭組件IB的拋光頭30被 朝向晶片W移動直至拋光帶23B與已由拋光帶23A拋光的下部斜面接觸， 並利用拋光帶23B拋光下部斜面(T2-B)。此後，拋光頭組件1A的拋光頭 30改變其傾斜角度並拋光斜角部分的上部斜面(T3-A)。同時，拋光頭組 件1B的拋光頭30改變其傾斜角度並拋光斜角部分的邊緣表面(T3-B)。最 終，拋光頭組件1B的拋光頭30改變其傾斜角度並拋光斜角部分的上部斜 面(T4-B)。
以此方式，在斜角部分中的第一區域的粗拋光結束之後，第二區域的 粗拋光和第一區域的精拋光可被同時啟動。於是，總拋光時間可被縮短。 當如該實施例提供四個拋光頭30時，可將具有粗糙研磨顆粒的拋光帶23A 安裝到所述四個拋光頭30的兩個上，並將具有精細研磨顆粒的拋光帶23B 安裝到其它兩個拋光頭30上。通過使得具有不同粗糙度的研磨顆粒的多個 拋光帶以研磨顆粒尺寸減少的順序與晶片W依次地接觸，也可進行多步拋 光(例如三步拋光或四步拋光)。此外，可使用具有相同粗糙度的研磨顆粒 的多個拋光帶。當預期粗拋光所需時間較長時，可能通過多個拋光組件進 行粗拋光。
替代拋光帶23，帶狀清洗布可被安裝在拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D 的至少一個上。該清洗布為用於除去拋光加工所產生的顆粒或碎片的清洗 工具。此時，清洗布可被用於最終處理，以與如上所述相同的方式清洗晶 片W的已拋光部分。採用該方法，拋光和清洗的進行時間可被縮短。帶狀 清洗布可包括例如PET薄膜的帶基部、和帶基部上的聚氨酯泡沫或無紡布 層。
與上述帶狀清洗布一樣，包括具有聚氨酯泡沫或無紡布層的帶狀拋光 布的拋光帶可被用於替代具有研磨顆粒的拋光帶23。在此情況下，包含研 磨顆粒的拋光液(漿液)在拋光過程中被供給到晶片W上。所述漿液在拋 光過程中可由設在與上部供給噴嘴36相似位置上的漿液供給噴嘴供給到晶 片W的上表面。
圖10為顯示當使用具有不同粗糙度研磨顆粒的三個拋光帶23A、 23B 和23C進行三步拋光的拋光順序的視圖。在拋光頭組件1A中，具有粗糙研 磨顆粒的拋光帶23A用於進行晶片W的粗拋光(即第一次拋光)。此後，使用具有比拋光帶23A顆粒更精細的研磨顆粒的拋光帶23B開始第二次拋 光，以拋光由拋光帶23A已拋光的部分。此後，使用具有比拋光帶23B更 精細的研磨顆粒的拋光帶23C開始第三次拋光，以對由拋光帶23B已拋光 的部分進行精拋光。在圖10中，符號T1、 T2、 T3、 T4、 T5表示某一時刻。 例如，在T3時刻，三個拋光頭30同時拋光晶片W。
圖IIA為顯示其中斜角部分的上部斜面正被拋光的狀態的視圖，圖11B 為顯示其中斜角部分的下部斜面正被拋光的狀態的視圖。在圖IIA與圖11B 中，拋光帶23行進方向相同。在此情況下，使拋光帶23與晶片W在位置 Ta接觸，且在位置Tb從晶片分離。因此，在上部斜面拋光過程中帶接觸起 始位置Ta與帶接觸終止位置Tb以及在下部斜面拋光過程中帶接觸起始位 置Ta與帶接觸終止位置Tb相對於晶片W的水平中心線並不對稱。因為在 拋光過程中碎片沉積在拋光帶23上，該拋光方法可導致在上部斜面和下部 斜面具有不同最終形狀的非對稱拋光輪廓。
圖12A為顯示其中斜角部分的上部斜面正被拋光頭30拋光的狀態的視 圖，圖12B為顯示其中斜角部分的下部斜面正被另一拋光頭30拋光的狀態 的視圖，拋光帶23行進方向與圖12A中方向相反。兩拋光頭30被傾斜機 構傾斜成相對於晶片W的水平中心線對稱的角度。在該示例中，圖12A和 圖12B中帶接觸起始位置Ta與帶接觸終止位置Tb相對於晶片W的水平中 心線對稱。因此，上部斜面和下部斜面可具有對稱的拋光輪廓。替代如圖 12A與12B所示成對稱角度傾斜拋光頭30，可以相同角度傾斜拋光頭30 以拋光同一表面(例如上部斜面)。此時也可獲得相同效果。
圖13為顯示拋光裝置的剖視圖，保持臺4處於抬升位置。拋光後，拋 光頭組件1A、 1B、 1C與1D由移動機構向後移動。此後，拋光頭30由傾 斜機構移回水平位置，且保持臺4被氣缸15抬升到轉移位置，如圖13所 示。在該轉移位置，晶片W被轉移機構的手部(將在下文描述)抓取、且 晶片W從保持臺4被釋放。從保持臺4取下的晶片W被轉移機構轉移到相 鄰的清洗單元(將在下文描述)。
如圖13所示，在拋光裝置中預先設立水平面K (以點劃線表示)。水 平面K位於到基板65的上表面距離H處。該水平面K為穿過拋光室21的 虛擬平面。保持臺4被抬升到高於水平面K的位置。另一方面，拋光頭30 由傾斜機構轉動使得拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D處於低於水平面K的位置。帶供給與收回機構2A、 2B、 2C和2D也被布置在水平面K下方。
如上所述，分隔壁20的上表面具有開口 20c和頂窗40，且分隔壁20 下表面具有排氣開口 20e (見圖3)。在拋光過程中轉移開口 20b被未示出 的遮板關閉。設有風扇機構(圖中未示出)以從拋光室21通過排氣開口 20e 排出空氣，使得在拋光室21中形成清潔空氣的向下氣流。由於拋光加工在 該狀態下進行，可防止拋光液向上濺出。因此，當進行拋光加工時可保持 拋光室21上部空間清潔。
水平面K是將較少受到汙染的上部空間與被拋光加工產生的拋光碎片 汙染的下部空間分隔的虛擬平面。換言之，清潔的上部空間和受汙的下部 空間被水平面K劃分。當晶片W和保持臺4被抬升到清潔位置(即在水平 面K上方)後，晶片W被轉移。因此，轉移機構的手部未受汙染。拋光加 工後，當遮板保持關閉時晶片W被抬升，然後清洗用水(即清洗液)從清 洗噴嘴38被噴出以清洗拋光頭30。利用這些操作，受汙的拋光頭30在較 少清潔的位置(即水平面K下方)被清洗，而不汙染已加工的晶片W。清 洗後，遮板被打開且晶片W被轉移機構轉移。 以下將描述本發明的第二實施例。
圖14為顯示根據本發明第二實施例的拋光裝置的俯視圖。圖15為沿 圖14中線A-A所截取的剖視圖。圖16為從圖14中箭頭B所示方向看的 拋光裝置的側視圖。圖17為沿圖14中線C-C所截取的剖視圖。與第一實 施例中相同或相似的元件以相同的參考標號表示，並將不再重複描述。此 外，在下文不再描述的該實施例的結構和操作與上述第一實施例的所述相 同。
根據該實施例的拋光裝置適用於拋光晶片W的外周中形成的缺口部 分。如圖14所示，該拋光裝置包括兩個拋光頭模塊70A和70B，以及配置 成保持並轉動晶片W的旋轉保持機構3。這些拋光頭模塊70A和70B以及 旋轉保持機構3被裝入外殼71中。該外殼71具有用於載運晶片W進出所 述外殼71的轉移開口 71a。提供遮板72以覆蓋轉移開口 71a。外殼71具有 操作窗口 71b用於更換拋光帶。提供遮板73以關閉操作窗口 71b。
如圖15所示，保持臺4與第一中空軸5-1的上端聯結。該第一中空軸 5-1通過帶輪p5和p6以及皮帶b3與電機M5聯結，使得保持臺4由電機 M5旋轉。保持臺4、第一中空軸5-l、帶輪p5和p6、皮帶b3以及電機M5構成臺組件。
第二中空軸5-2設在第一中空軸5-1下方。第一中空軸5-1與第二中空 軸5-2相互平行延伸，第一中空軸5-1與第二中空軸5-2通過旋轉接頭76 由連通管路7相互聯結。與第一實施例相似，連通管線7的一端與保持臺4 的上表面上形成的多個凹槽聯結(見圖2)，另一端與真空管線9和氮氣供 給管線10聯結(見圖2)。通過選擇性地將真空管線9或氮氣供給管線10 與連通管線7聯結，晶片W被真空吸力吸引到保持臺4的上表面或從保持 臺4的上表面被釋放。
第二中空軸5-2由旋轉的滾珠花鍵軸承77支承，滾珠花鍵軸承允許第 二中空軸5-2可轉動併線性移動。旋轉滾珠花鍵軸承77由固定到基板65 的殼體78支承。第二中空軸5-2通過帶輪p7和p8以及皮帶b4與電機M6 聯結，使得第二中空軸5-2由電機M6轉動。
所述臺組件和第二中空軸5-2通過臂部80相互聯結。電機M6受控以 將第二中空軸5-2沿順時針方向和逆時針方向轉動經過預定角度。因此，當 電機M6導致第二中空軸5-2沿順時針方向和逆時針方向轉動時，臺組件也 沿順時針方向和逆時針方向轉動。第一中空軸5-l的軸線與第二中空軸5-2 的軸線相互不對齊。保持在保持臺4上的晶片W的缺口部分位於第二中空 軸5-2的延伸處。因此，當電機M6被啟動時，晶片W繞其缺口部分在水 平面內沿順時針方向和逆時針方向轉動經過預定角度(即晶片W擺動)。 在該實施例中，用於繞其缺口部分擺動晶片W的擺動機構由帶輪p7和p8、 皮帶b4、電機M6、第二中空軸5-2、臂部80以及其它元件構成。
第二中空軸5-2與氣缸(抬升機構)15聯結，使得第二中空軸5-2和 臺組件被氣缸15抬升和降低。該氣缸15被安裝在固定到基板65的框架81 上。如圖17所示，保持臺4上的晶片W在轉移位置和拋光位置之間豎直 移動。更具體地，當晶片W將被轉移時，晶片W被氣缸15抬升到轉移位 置，而當晶片W將被拋光時，晶片W被氣缸15降低到拋光位置。外殼71 的轉移開口 71a設在與轉移位置相同的高度。
旋轉保持機構3還包括漂洗液供給噴嘴83和化學液供給噴嘴84。例如 純水的漂洗液從漂洗液供給噴嘴83供給到保持臺4上的晶片W上，化學 液從化學液供給噴嘴84供給到保持臺4上的晶片W上。擺動機構使漂洗 液供給噴嘴83、化學液供給噴嘴84以及保持臺4繞缺口部分整體轉動經過
25預定角度。
用於檢測晶片W中形成的缺口部分的缺口搜索單元82設在晶片W的 轉移位置。設置有未示出的致動器用於在缺口搜索位置與等待位置之間移
動缺口搜索單元82，如圖14所示。當缺口搜索單元82檢測到晶片W的缺 口部分時，保持臺4由電機M5轉動使得缺口部分面向拋光頭模塊70A和 70B。如圖17所示，當晶片W處於轉移位置時，缺口搜索單元82檢測缺 口部分。
常規地，缺口搜索單元設在拋光位置。因此，漂洗液和化學液可被附 著到缺口搜索單元，導致檢測缺口部分的位置時出錯。根據本發明實施例， 由於缺口搜索單元82位於拋光位置上方的轉移位置，漂洗液和化學液不被 附著到缺口搜索單元82。因此，可防止因漂洗液或化學液引起的缺口搜索 單元82檢測錯誤。
如圖14所示，兩拋光頭模塊70A與70B相對於晶片W的缺口部分是 對稱的。這些拋光頭模塊70A和70B具有相同結構。因此，下文僅描述拋 光頭模塊70A。
拋光頭模塊70A包括配置成使拋光帶75與晶片W的缺口部分滑動接 觸的拋光頭90、用於將拋光帶75供給到拋光頭90的供給巻軸24、以及用 於收回已用於拋光晶片W的拋光帶75的收回巻軸25。供給巻軸24和收回 巻軸25被布置成相對於晶片W的徑向方向在拋光頭90外側。供給巻軸24 被布置成在收回巻軸25上方。電機M2通過聯結器27分別與供給巻軸24 和收回巻軸25聯結。各電機M2配置成沿著預定轉動方向產生恆定轉矩， 以施加預定張力到拋光帶75。在該實施例中，帶供給與收回機構也由供給 巻軸24、收回巻軸25、聯結器27、電機M2以及其它元件構成。
導引輥31、 32和33以及張力傳感器91被布置在拋光頭90與供給巻 軸24之間。導引輥34被布置在拋光頭90與收回巻軸25之間。施加在拋 光帶75上的張力(即拋光負載)由張力傳感器91測量。張力傳感器91的 輸出信號被發送到監測拋光帶75的張力的監測單元92。在該實施例中使用 的拋光帶75比第一實施例中使用的拋光帶23更窄。
圖18為顯示拋光頭模塊的剖視圖，圖19為沿圖18中線D-D所截取的 剖視圖。如圖18所示，拋光頭卯具有送帶機構42、導引輥46和47。拋 光頭90具有與第一實施例中拋光頭30相同的基本結構，但是與拋光頭30不同之處在於拋光頭90不包括按壓機構。如圖18和圖19所示，拋光頭90 被固定到振蕩板93上，振蕩板93通過至少一個線性導向體95與傾斜板94 聯結。U形振蕩接收塊97被固定到振蕩板93 —端。具有偏心軸98a的振 蕩軸98與振蕩接收塊97聯結。軸承99被安裝在偏心軸98a上，且該軸承 99與振蕩接收塊97中所形成的矩形空間接合。軸承99其形狀可大致配合 裝入外殼空間。
振蕩軸98通過帶輪p9和p10以及皮帶b5與電機M7聯結。所述振蕩 軸98由電機M7旋轉，且振蕩軸98的偏心軸98a進行偏心旋轉。偏心軸 98a的偏心旋轉被線性導向體95轉換為振蕩板93的線性往復運動，於是固 定到振蕩板93的拋光頭卯進行線性往復運動，即振蕩運動。拋光頭卯的 振蕩方向垂直於晶片W的切線方向。在該實施例中，振蕩機構由振蕩軸98、 帶輪p9和pl0、皮帶b5、電機M7、振蕩接收塊97以及其它元件構成。
振蕩軸98延伸通過中空傾斜軸100，並且被固定到傾斜軸100內表面 的軸承101和102可轉動地支承。該傾斜軸100被軸承103和104可轉動 地支承。傾斜軸lOO通過帶輪pll和pl2以及皮帶b6與電機M8聯結。因 此，傾斜軸100由電機M8旋轉，與振蕩軸98不相關。
傾斜板94被固定到傾斜軸100。因此，傾斜軸100的轉動導致通過線 性導向體95與傾斜板94聯結的振蕩板93轉動，因此導致固定到振蕩板93 的拋光頭90轉動。電機M8受控以沿順時針方向和逆時針方向轉動經過預 定角度。因此，當電機M8被啟動時，拋光頭90繞拋光帶75與晶片W之 間的接觸部分轉動經過預定角度(即拋光頭90被傾斜)，如圖15所示。在 該實施例中，傾斜機構由帶輪pll和pl2、皮帶b6、電機M8、傾斜軸IOO、 傾斜板94以及其它元件構成。
拋光頭模塊70A被安裝在基板65上所設的X軸移動機構和Y軸移動 機構上。X軸移動機構包括沿垂直於將缺口部分與保持臺4上的晶片W的 中心連接的直線的方向延伸的X軸導軌106、以及滑動地安裝到X軸導軌 106上的X軸導向體108。 Y軸移動機構包括沿垂直於X軸導軌106的方 向延伸的Y軸導軌107、以及滑動地安裝在Y軸導軌107上的Y軸導向體 109。 X軸導軌106被固定到基板65上，且X軸導向體108通過聯結板110 與Y軸導軌107聯結。Y軸導向體109被固定到拋光頭模塊70A。 X軸和 Y軸為在水平面中成直角相交的虛擬移動軸線。兩拋光頭模塊70A和70B被沿X軸布置且相互平行。這些拋光頭模塊 70A和70B通過單個聯結軸111與X軸氣缸(X軸致動器)113聯結。X 軸氣缸113被固定到基板65。該X軸氣缸113被配置成沿X軸方向同時移 動兩拋光頭模塊70A和70B。拋光頭模塊70A和70B分別與被固定到聯結 板110的Y軸氣缸(Y軸致動器)114聯結。這些Y軸氣缸114被配置成 沿Y軸方向相互獨立地移動兩拋光頭模塊70A和70B。
利用該布置，兩拋光頭模塊70A和70B可在平行於由旋轉保持機構3 所保持的晶片W的平面上移動，且拋光頭模塊70A和70B的拋光頭90可 相互獨立地朝向或遠離晶片W的缺口部分移動。由於拋光頭模塊70A和 70B沿X軸方向同時移動，可以縮減時間進行拋光頭模塊70A和70B之間 的切換。該實施例的帶供給與收回機構與第一實施例不同之處在於所述帶 供給與收回機構構成拋光頭模塊的部分、且被配置成與拋光頭卯 一起移動。
以下將描述根據該實施例的拋光裝置的操作。
晶片W被轉移機構通過轉移開口 71a轉移進入外殼71。保持臺4被抬 升、且晶片W被真空吸力保持在保持臺4的上表面。在該狀態下，缺口搜 索單元82檢測形成在晶片W上的缺口部分的位置。旋轉保持機構3將晶 片W降低到拋光位置，並轉動晶片W使得缺口部分面向拋光頭模塊70A 和70B。同時，漂洗液供給噴嘴83開始供給漂洗液，或化學液供給噴嘴84 開始供給化學液。
此後，拋光頭模塊70A朝向缺口部分移動，拋光頭90使拋光帶75與 缺口部分滑動接觸，由此拋光缺口部分。更具體地，拋光頭卯進行振蕩運 動以使拋光帶75與缺口部分滑動接觸。在拋光過程中，擺動機構導致晶片 W在水平面上進行以缺口部分為中心的擺動運動，拋光頭卯進行以缺口部 分為中心的傾斜運動。
通過拋光頭模塊70A的拋光加工結束之後，拋光頭模塊70A遠離晶片 W移動，而相反，拋光頭模塊70B朝向晶片W的缺口部分移動。此後，拋 光頭90進行振蕩運動以使拋光帶75以相同方式與缺口部分滑動接觸，由 此拋光缺口部分。在拋光過程中，擺動機構導致晶片W在水平面上以缺口 部分為中心進行擺動運動，且拋光頭90以缺口部分為中心進行傾斜運動。 拋光之後，停止供給漂洗液或化學液。此後，保持臺4被抬升且晶片W由 轉移機構取下並被載運通過轉移開口 7la。拋光頭模塊70A中使用的拋光帶可與拋光頭模塊70B中使用的拋光帶 不同。例如，拋光頭模塊70A可使用具有粗糙研磨顆粒的拋光帶以進行粗 拋光，而拋光頭模塊70B可使用具有精細研磨顆粒的拋光帶以在粗拋光之 後進行精拋光。通過使用不同類型的拋光帶，當晶片W被保持在保持臺4 上時可進行粗拋光和精拋光。因此，總拋光時間可被縮短。
拋光帶75的張力(即拋光負載)由與供給巻軸24和收回巻軸25聯結 的電機M2保持恆定。在拋光過程中，監測單元92監測張力傳感器91的輸 出信號(即拋光帶75的張力)，並確定拋光帶75的張力是否超過預定閾值。 拋光帶75的張力的變化可能隨時間因元件老化所導致。通過監測拋光帶75 的張力的變化，可能確定每個元件使用壽命的最終時間。此外，由於可發 現最大和最小拋光負載，也可檢測由過高負載拋光所導致的拋光故障。
也可由監測單元92恰好在拋光之前檢測張力傳感器91的輸出信號， 並根據輸出信號調整與供給巻軸24聯結的電機M2的輸出轉矩，以對拋光 帶75施加所需張力。
通過將拋光頭模塊70A和70B中的一個朝向保持臺4移動易於實現拋 光帶75的更換操作。例如，如果安裝在拋光頭模塊70A上的拋光帶75待 更換，拋光頭模塊70B朝向保持臺4移動，在該狀態下拋光頭模塊70A上 的拋光帶75被更換。拋光帶75的更換操作由操作者通過操作窗口 71b進 行。
圖20為顯示根據本發明第二實施例的拋光裝置另一示例的俯視圖。圖 21為從圖20中箭頭E所示方向看的拋光裝置側視圖。在該示例中，四個拋 光頭模塊70A、 70B、 70C與70D相對於晶片W中心對稱地布置。這四個 拋光頭模塊70A、 70B、 70C與70D通過單個聯結軸lll相互聯結，使得所 有拋光頭模塊70A、 70B、 70C與70D沿X軸方向同時移動。
滾珠絲槓支承120被固定到聯結軸111。滾珠絲槓121穿過滾珠絲槓支 承120。滾珠絲槓121 —端通過聯結器122與X軸驅動電機M9聯結。利用 該布置，拋光頭模塊70A、 70B、 70C與70D由X軸驅動電機M9沿X軸 方向同時移動。另一方面，四個拋光頭模塊70A、 70B、 70C與70D可由Y 軸移動機構相互獨立地沿Y軸方向移動，所述Y軸移動機構分別包括Y軸 導軌107、 Y軸導向體109和Y軸氣缸114。
圖22為顯示根據本發明第三實施例的拋光裝置的俯視圖。在下文將不作描述的該實施例的結構和操作與上述第二實施例所述相同。
如圖所示22，根據該實施例的拋光裝置不具有與第二實施例X軸移動 機構(X軸導軌106、 X軸導向體108、 X軸氣缸113)對應的機構，但具 有與第二實施例Y軸移動機構(Y軸導軌107、 Y軸導向體109、 Y軸氣缸 114)對應的線性移動機構。各線性移動機構包括與根據第二實施例的Y軸 移動機構的相應元件相同的線性導軌130、線性導向體和線性致動器。
兩拋光頭模塊70A和70B分別由這些線性移動機構線性移動。具體地， 各拋光頭模塊70A和70B沿單一移動軸線移動。拋光頭模塊70A和70B的 移動方向相互不平行。兩拋光頭模塊70A和70B的拋光頭90沿朝向及遠離 保持臺4上的晶片W的缺口部分的方向由線性移動機構相互獨立地移動而 不相互接觸，如圖22和圖23所示。由於不需要與第二實施例X軸移動機 構(X軸導軌106、 X軸導向體108、 X軸氣缸113)相應的機構，拋光裝
置可以較低成本提供。
如圖22和圖23所示，優選地在拋光之前轉動保持臺4，使得將缺口部 分和晶片W中心連接的直線與拋光頭模塊70A或70B的移動方向對齊(即， 使得缺口部分面向拋光帶75的拋光表面)。此時，保持臺4的位置為晶片 W的擺動運動中心。
圖24為顯示根據本發明第三實施例的拋光裝置的另一示例的俯視圖。 如圖24所示，在該示例中，除圖22中拋光頭模塊70A和70B外，設置兩 拋光頭模塊70C和70D。這些拋光頭模塊70C和70D具有與拋光頭模塊70A 和70B相同的結構。如箭頭所指示，拋光頭模塊70A和70B可沿朝向及遠 離晶片W的缺口部分的方向由線性移動機構移動。
圖25為顯示根據本發明第四實施例的拋光裝置的俯視圖，而圖26為 沿圖25中線F-F所截取的剖視圖。根據第四實施例的拋光裝置適用於拋光 基片的斜角部分。如圖25所示，根據該實施例的拋光裝置具有五個拋光頭 組件1A、 1B、 1C、 1D和140。更具體地，該拋光裝置具有拋光頭組件140 被添加到根據第一實施例的拋光裝置的結構。拋光頭組件140位於拋光頭 組件1B與1C之間。該拋光頭組件140具有採用固定傾斜角度的拋光頭14， 如圖26所示。固定傾斜角度意指拋光頭141的傾斜角度在拋光過程中不能 被改變。但是，可改變拋光頭141的安裝角度以相對於晶片W調整拋光頭 141的接觸角度。在該示例中，拋光頭141被安裝為成一定角度，使得拋光
30帶23接觸晶片W的拋光表面與晶片W表面垂直。
帶供給與收回機構142具有與供給與收回機構2A、 2B、 2C和2D相同 的結構，但是位於拋光頭141上方，如圖26所示。更具體地，該帶供給與 收回機構142被安裝在分隔壁20的上表面上。所述帶供給與收回機構142 包括用於將拋光帶23供給到拋光頭141的供給巻軸143和用於從拋光頭141 收回拋光帶23的收回巻軸144。由於帶供給與收回機構142位於該位置， 其不阻礙拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D的維修操作。如圖26所示，拋光 頭141具有配置成按壓拋光帶23緊貼晶片W的斜角部分的按壓機構145、 和配置成輸送拋光帶23的送帶機構146。按壓機構145與根據第一實施例 按壓機構41相同(見圖5)。
送帶機構146具有送帶輥147、帶保持輥148、和配置成旋轉送帶輥147 的電機MIO。送帶輥147和電機M10相互間隔，且通過皮帶b7相互聯結。 具體地，送帶輥147由電機M10通過皮帶b5旋轉，由此導致拋光帶23沿 其縱向方向移動。線性致動器150與拋光頭141的下部部分聯結。該線性 致動器150可操作以朝向及遠離晶片W移動拋光頭141。氣缸或定位電機 與滾珠絲槓的組合可用作線性致動器150。
均具有可變傾斜角度的拋光頭的拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D(下文 稱為可變角度拋光頭組件)和具有固定傾斜角度的拋光頭的拋光頭組件140 (下文中稱為固定角度拋光頭組件)的布置與組合不限於圖25所示示例。 但是，在安裝五個或更多拋光頭組件的情況下，優選地包括至少一個固定 角度拋光頭組件。這是因為固定角度拋光頭組件比可變角度拋光頭組件更 緊湊。因此，通過添加所述固定角度拋光頭組件(多個組件)，總共可安裝 六個或七個拋光頭組件。
圖27為顯示具有其中安裝七個拋光頭組件的拋光裝置的一個示例的俯 視圖。在該示例中，兩個可變角度拋光頭組件1A和1B以及五個固定角度 拋光頭組件140A、 140B、 140C、 140D和140E被安裝。這些固定角度拋光 頭組件140A、 140B、 140C和140D具有與圖25所示拋光頭組件140相同 的結構。
用於將拋光帶23供給到固定角度拋光頭組件140C並從固定角度拋光 頭組件140C收回拋光帶23的帶供給與收回機構具有與如圖26所示帶供給 與收回機構142相同的結構、並被設置在相同的位置。帶供給與收回機構142A、 142B、 142D禾Q 142E相對於晶片W的徑向方向被布置在五個固定 角度拋光頭組件140A、 140B、 140D和140E的外側。這些帶供給與收回機 構142A、 142B、 142D和142E位於拋光室21的外側，具有與上述帶供給 與收回機構2A、 2B、 2C和2D相同的結構。
通過採用增加數量的拋光頭，拋光時間可被縮短且生產量可被提高。 每個固定角度拋光頭組件中拋光頭141的安裝角度的一個示例為與要求較 長拋光時間的部分對應的角度。固定角度拋光頭組件140A、 140B、 140C、 140D和140E中拋光頭141的角度可為相互不同的或可為相互相同的。由 於固定角度拋光頭組件140A、 140B、 140C、 140D和140E不需要用於傾斜 拋光頭141的傾斜電機(見圖26)，這些組件可更加緊湊並且比可變角度拋 光頭組件以更低成本提供。此外，由於用於往復移動拋光頭141的移動機 構(即線性致動器150，見圖26)可較為緊湊，該移動機構可被安裝在拋 光室21內。此外，可使用更多不同類型的拋光帶23，因此晶片W可在更 適於晶片W的拋光條件下被拋光。
圖28為顯示根據本發明第五實施例的拋光裝置的垂直剖視圖。根據該 實施例的拋光裝置包括用於將冷卻液供給到上部供給噴嘴36和下部供給噴 嘴37的冷卻液供給單元160。該實施例的其它結構和操作與第一實施例所 述相同，將不重複描述。冷卻液供給單元160與已知冷卻液供給裝置具有 基本相同的構成，但是不同之處在於其液體接觸部分由不會汙染晶片W的 材料(例如特氟綸)製成。冷卻液供給單元160能夠將冷卻液冷卻到約4°C。 被冷卻液供給單元160冷卻的冷卻液從上部供給噴嘴36和下部供給噴嘴37 通過晶片W被供給到拋光帶23。純水或超純水適合用作冷卻液。
在拋光過程中供給冷卻液的目的是消除晶片W與拋光帶23之間摩擦 所產生的熱量。典型地，拋光帶23包括研磨顆粒(例如鑽石、矽石、二氧 化鈰)、用於粘合研磨顆粒的樹脂(粘合劑)、和例如PET片的帶基部。拋 光帶23生產過程通常如下。研磨顆粒被分散在熔融樹脂中，帶基部的表面 被塗敷包含研磨顆粒的樹脂。此後，樹脂被乾燥，由此形成拋光表面。如 果在拋光過程中由於產生的熱量樹脂軟化，拋光性能降低。這似乎是由於 用於粘合研磨顆粒的樹脂的力減小。此外，如果樹脂軟化，研磨顆粒可能 與樹脂分離。
如此，在該實施例中，冷卻液在拋光過程中被供給到拋光帶23與晶片W之間的接觸部分，以冷卻拋光帶23。更具體地，冷卻液被供給到由旋轉 保持機構3轉動的晶片上，並通過離心力在晶片W的表面上移動，以與拋
光帶23接觸。冷卻液從拋光帶23除去在拋光過程中所產生的熱量。因此， 可維持拋光帶23的拋光性能，防止拋光速度(去除率)降低。
以下將描述使用用於冷卻拋光帶的冷卻液進行的多個實驗的結果。在 第一實驗中，具有普通溫度(18°C)的超純水被用作冷卻液。使用一個拋 光頭組件、兩個拋光頭組件、三個拋光頭組件和四個拋光頭組件分別進行 多次晶片拋光。結果顯示使用一個拋光頭組件和兩個拋光頭組件的拋光加 工其拋光性能幾乎未降低。另一方面，在使用三個拋光頭組件的拋光加工 中，拋光性能被降低。在使用四個拋光頭組件的拋光加工中，拋光性能顯 著降低。
在第二實驗中，用溫度為10。C的超純水(即冷卻液)冷卻拋光帶，進 行拋光。拋光具體方式與上述實驗相同。實驗結果顯示，在使用三個拋光 頭組件和四個拋光頭組件的拋光加工中拋光帶呈原有拋光性能。具體地， 在使用三個拋光頭組件的拋光加工中，拋光性能為使用一個拋光頭組件其 拋光性能的三倍。在使用四個拋光頭組件的拋光加工中，拋光性能為使用 一個拋光頭組件其拋光性能的四倍。
此外，使用一個拋光頭組件進行拋光並且將超純水的溫度從常溫逐漸 降低。該實驗結果顯示使用具有較低溫度的超純水導致較高去除率和更小 的去除率變化。
除上述實驗外，在不同拋光條件下進行拋光。結果顯示冷卻液溫度和 去除率之間的關係取決於拋光帶物理特性、晶片轉動速度(即拋光帶與晶 片之間的相對速度)、以及拋光帶的研磨顆粒的尺寸。特別地，當使用具有 呈現較大機械拋光作用的研磨顆粒(如矽石顆粒或鑽石顆粒)的拋光帶、 當使用具有較小尺寸的研磨顆粒(即精細研磨顆粒)的拋光帶、且當晶片 與拋光帶之間的相對速度較高時，冷卻液的效應顯著。
從上述實驗結果，可知使用具有最高l(TC溫度的冷卻液可防止去除率 下降並可使去除率穩定。此外，實驗結果還顯示當使用具有最高10。C溫度 的冷卻液時這些效應的梯度較小。因此，在拋光過程中優選將具有最高10。C 溫度的冷卻液供給到拋光帶。優選地冷卻液供給單元160被配置成選擇性 地將低溫冷卻液或常溫冷卻液供給到上部供給噴嘴36和下部供給噴嘴37。
33例如，在拋光過程中低溫冷卻液可被供給到晶片，而在拋光之後晶片清洗 過程中常溫冷卻液體可被供給到晶片。
圖29為顯示根據本發明第六實施例的拋光裝置的俯視圖，圖30為圖
29所示拋光裝置的垂直剖視圖。下文將不作描述的該實施例的結構和操作 與第一實施例所述相同將不再重複描述。
如圖29和30所示，多個(在該實施例中為四個)定心引導裝置165 通過拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D被聯結到線性致動器(移動機構)67。 更具體地，定心引導裝置165設在拋光組件1A、 1B、 1C和1D的相應可活 動基部61的上部部分，使得定心引導裝置165與拋光頭組件1A、 1B、 1C 和1D—起被線性致動器67移動。因此，定心引導裝置165被線性致動器 67沿朝向並遠離晶片W外周的方向移動。定心引導裝置165具有分別垂直 延伸的導向表面165a。這些導向表面165a位於晶片轉移位置且面向旋轉保 持機構3的旋轉軸線。
晶片W被轉移機構的一對手部171轉移進入拋光室21，晶片W的外 周被手部171的多個爪171a卡緊。在此狀態下，手部171被略微降低，此 後定心引導裝置165朝向晶片W移動。定心引導裝置165移動直至導向體 表面165a接觸晶片W的最外邊緣表面，使得晶片W被定心引導裝置165 保持。在此狀態下晶片W的中心位於旋轉保持機構3的旋轉軸線上。此後， 手部171移動遠離晶片W。此後，旋轉保持機構3的保持臺4被抬升以便 由真空吸力保持晶片W的後表面。此後，定心引導裝置165遠離晶片W移 動，且保持臺4與晶片W—同被降低到拋光位置。
由於定心引導裝置165被併入拋光裝置，在與旋轉保持機構3相同的 結構單元中進行晶片W的定心。因此，定心精度可被提高。由於定心引導 裝置165與用於移動拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D的線性致動器67聯結， 無需提供專用於移動定心引導裝置165的移動機構。但是，本發明不限於 該實施例。為進行晶片W定心，至少需要三個定心引導裝置。在僅提供兩 個拋光頭組件的情況下，晶片定心不能通過該實施例中的結構進行。因此， 可提供專用於定心引導裝置165的移動機構，以獨立於拋光頭組件移動定 心引導裝置165。
轉移機構的手部171不限於如圖29和30所示示例，只要其可將晶片 W轉移到定心引導裝置165並從所述定心引導裝置接收晶片W，任一類型
34手部可被採用。
圖31顯示根據本發明第六實施例的拋光裝置的更改的俯視圖，圖32 為圖31所示拋光裝置的垂直剖視圖。在該示例中拋光裝置具有配置成檢測
由旋轉保持機構3所保持的晶片W的偏心度的偏心檢測器170。該偏心檢 測器170被安裝到一個定心引導裝置165。偏心檢測器170包括被布置使晶 片W置入其間的光發射部分170a和光接收部分170b。光發射部分170a被 配置成發射帶狀的寬幅光線，而光接收部分170b被配置成接收光線。雷射 或LED可用作光發射部分170a的光源。當晶片W的外周位於光發射部分 170a與光接收部分170b之間時，部分光線被晶片W遮擋。光接收部分170b 被配置成可測量由晶片W所遮擋的光線部分的長度。通常，該類型的偏心 檢測器170被稱為透射型傳感器。具有朝向相同方向的光發射部分和光接 收部分的反射型傳感器可用作偏心檢測器170。
偏心檢測器170以如下方式檢測晶片W的偏心度。晶片W由旋轉保持 機構3保持後，定心引導裝置165稍微遠離晶片W移動。此後，旋轉保持 機構轉動晶片W。在此狀態下，光發射部分170a朝向光接收部分170b發 射光線，且光接收部分170b接收光線。如果由晶片W的外周所遮擋的光 線部分的長度為恆定的，這表示晶片W的中心位於旋轉保持機構3的旋轉 軸線上。另一方面，如果由晶片W的外周所遮擋的光線部分的長度變化， 表示晶片W的中心不在旋轉保持機構3的旋轉軸線上，即晶片W處於偏心 位置。
如果晶片W偏心度超出預定閾值，拋光裝置產生警報以督促再次進行 晶片W的定心或調整定心引導裝置165位置。採用上述操作，晶片W可被 精確拋光。此外，可防止在拋光過程中因偏心對晶片W的損傷。
根據該實施例的偏心檢測器170也可被用於檢測形成在晶片W的外周 中的缺口部分或定向平面。當檢測到晶片W偏心時，偏心檢測器170從晶 片W的外周排除缺口部分和定向平面，以測量由晶片W遮擋的光部分的長 度。優選地在轉移晶片W之前檢測缺口部分或定向平面，並略微轉動晶片 W，使得已檢測到的缺口部分或定向平面不會朝向轉移機構的手部。利用 該操作可防止由轉移機構的手部保持缺口部分和定向平面可能造成的轉移 故障。
圖33所示為根據本發明第七實施例的拋光裝置的平面圖，圖34所示為根據本發明第七實施例的拋光裝置的垂直剖視圖。未示出的本實施例的 結構和操作與第一實施例相同則不再重複描述。
如圖33和34所示，設有圓柱形罩蓋175以圍繞由旋轉保持機構3保 持的晶片W。該罩蓋175由被固定到旋轉保持機構3的殼體14上的未示出 圓柱體支承。所述罩蓋175被固定在位，不會隨晶片W—起被抬升。
罩蓋175在與拋光頭組件1A、 1B、 1C和1D的拋光頭30對應的位置 具有開口 (或空隙)，以使拋光頭30可通過這些開口接近晶片W。罩蓋175 靠近晶片W的外周設置，罩蓋175與晶片W之間的空隙為數毫米。
罩蓋175具有在比處於拋光位置的晶片W的表面高約10mm處的上緣。 設置該罩蓋175的目的是防止在拋光過程中被供給到轉動晶片W的上表面 和下表面上的拋光液(典型為純水)濺灑、並進一步防止拋光液彈回到晶 片W。
但是，拋光液可能撞擊未處於拋光操作的拋光頭30並可彈回晶片W， 如圖35A所示。已彈回晶片W的拋光液含有磨粒和拋光碎屑，這可能汙染 晶片W。因此，在本實施例中，為防止拋光液彈回，需調整從晶片W到拋 光頭30的距離或拋光頭30的傾斜角度。拋光頭30的距離和傾斜角度由操 作控制器69 (見圖1)控制。
在如圖35B所示的示例中，當拋光液被供給到轉動晶片W上時，拋光 頭30位於遠離晶片W的位置，使得拋光液一旦從晶片W旋出則不會彈回 晶片W。從轉動晶片W釋出的拋光液的速度取決於晶片W的轉動速度。 因此，操作控制器69可從晶片W的轉動速度確定拋光頭30的位置(即到 晶片W的距離)。更具體地，晶片W的旋轉速度與拋光頭30到晶片W的 距離之間的關係可由數學方程式表達，操作控制器69利用該數學方程式計 算出拋光頭30到晶片W的距離。拋光液不會彈回晶片W的拋光頭30的具 體位置(到晶片W的距離)可通過實驗和/或計算得出。
可調整拋光頭30的傾斜角度而非拋光頭30的距離，以防止拋光液彈 回。具體地，如圖36A所示，拋光頭30被傾斜以使其前部朝下。通過以該 方式傾斜拋光頭30，撞擊拋光頭30的拋光液向下流動。在此情況下，操作 控制器69可從晶片W的轉動速度確定拋光頭30的傾斜角度。如圖36B所 示，優選地拋光頭30的前部大體位於與罩蓋175內周表面相同的位置(即 到晶片W相同徑向距離處)。該布置的目的是使罩蓋175與拋光頭30之間的差距(即徑向位置之差)最小，以防止拋光液彈回。此外，如圖36C所
示，拋光頭30可以是傾斜的，使得其前部朝上。在此情況下，也可使撞擊 拋光頭30的拋光液向下流動。
當拋光晶片W的外周時，拋光頭30朝向晶片W移動直至拋光頭30 使拋光帶23與晶片W外周接觸，而如圖36A或36C所示的拋光頭30的傾 斜角度保持不變。通過這種操作，拋光頭30可朝向晶片W移動，同時防 止拋光液彈回晶片W。該實施例不僅限於供給拋光液的情況，且也可用於 上述供給冷卻液和清洗水的情況。此外，可運用拋光頭30的位置和傾斜角 度的組合以防止拋光液彈回。
圖37所示為顯示包括根據第一實施例的拋光裝置和根據第二實施例的 拋光裝置的基片加工裝置的俯視圖。該基片加工裝置包括配置成將晶片W 放入基片加工裝置的兩個裝載埠 240、配置成從裝載埠 240上的晶片盒
(圖中未示出)中取出晶片W的第一轉移機器人245、配置成檢測晶片W 的缺口部分的位置並轉動晶片W以使缺口部分處於預定位置的缺口對準器 248、配置成線性移動缺口對準器248的缺口對準器移動機構250、配置成 拋光缺口部分的缺口拋光單元(根據第二實施例的拋光裝置)255、配置成 將晶片W從缺口對準器248轉移至缺口拋光單元255的第二轉移機器人 257、配置成拋光晶片W的斜角部分的斜角拋光單元(根據第一實施例的 拋光裝置)256、配置成清洗已拋光晶片W的清洗單元260、配置成烘乾已 清洗晶片W的烘乾單元265、以及配置成將晶片W從缺口拋光單元255依 次轉移到斜角拋光單元256、清洗單元260和烘乾單元265的轉移機構270。 缺口對準器248也用作臨時放置晶片W的臨時基座。
缺口拋光單元255、斜角拋光單元256、清洗單元260和烘乾單元265
(下文中，這些單元將被稱為加工單元)被安排在線性直線上，轉移機構 270被沿這些加工單元的排列方向布置。轉移機構270具有手部單元270A、 270B和270C，每個手部單元都有用於保持晶片W的一對手部171。這些 手部單元270A、 270B和270C可操作以在相鄰加工單元之間轉移晶片W。 更具體地，手部單元270A從缺口拋光單元255取出晶片W並將其轉移到 斜角拋光單元256，手部單元270B從斜角拋光單元256取出晶片W並將其 轉移到清洗單元260，手部單元270C從清洗單元260取出晶片W並將其轉 移到烘乾單元265。這些手部單元270A、 270B和270C沿加工單元的排列方向可線性移動。
手部單元270A、 270B和270C可操作以便同時取出多個晶片W、使多 個晶片W—起線性移動、並同時將多個晶片W轉移到下遊加工單元。從圖 37可見，這三個手部單元270A、 270B和270C可移動它們的預定距離，它 們的預定距離根據相鄰兩加工單元中處於轉移位置的晶片W的兩中心之間 的距離(節距)改變。這三個手部單元270A、 270B和270C被配置成相互 獨立地移動不同距離，以使手部單元270A、 270B和270C可接近相應的轉 移位置。因此，加工單元組合的自由度增大。手部單元的數量不限於三個， 可根據加工單元的數量進行適當選擇。
以下將描述晶片W的流程。當其中能夠儲存多個晶片W (例如二十五 個晶片)的晶片盒被安裝在裝載埠 240上時，該晶片盒被自動打開，使 得晶片W可被裝入基片加工裝置。晶片盒被打開後，第一轉移機器人245 從晶片盒取出晶片W，並將晶片W轉移到缺口對準器248上。缺口對準器 248與晶片W —起被缺口對準器移動機構250移動到靠近第二轉移機器人 257的位置。在該移動過程中，缺口對準器248檢測晶片W的缺口部分的 位置並轉動晶片W使得缺口部分處於預定位置。
此後，第二轉移機器人257從缺口對準器248接收晶片W，並將晶片 W轉入缺口拋光單元255。由於已通過缺口對準器248進行了缺口部分定 位，晶片W被轉入缺口拋光單元255，使缺口部分位於預定位置。代替缺 口對準器248，缺口拋光單元255可進行如上所述的晶片W定位。
晶片W在缺口拋光單元255中被加工，此後被手部單元270A、 270B 和270C依照該順序依次轉移到斜角拋光單元256、清洗單元260、烘乾單 元265，使得晶片W在這些加工單元中被處理。在烘乾單元265中被處理 後，晶片被第一轉移機器人245轉移到裝載埠 240上的晶片盒。
在圖37所示該基片加工裝置中，根據第二實施例的拋光裝置用作缺口 拋光單元255。替代地，根據第三實施例的拋光裝置可用作缺口拋光單元 255。
圖38為顯示具有斜角拋光單元而非圖37所示缺口拋光單元的基片加 工裝置的更改的俯視圖。該斜角拋光單元具有與第一實施例相同的結構。
該示例的基片加工裝置被配置成在上遊斜角拋光單元256A中使用均 具有粗糙研磨顆粒的拋光帶的四個拋光頭拋光晶片、並在下遊斜角拋光單元256B中使用均具有精細研磨顆粒的拋光帶的四個拋光頭拋光晶片。根據
該基片加工裝置，所述裝置的加工能力(即每單位時間可被加工的晶片w
的數量)可被提高。在該示例中加工單元的組合可被應用於無需缺口拋光 的加工。
也可在上遊斜角拋光單元256A中使用均具有固定在帶基部上的研磨 顆粒的拋光帶拋光晶片，並在下遊斜角拋光單元256B中在將漿液(即自由 研磨顆粒)供給晶片的同時使用帶狀拋光布拋光晶片。此外，也可在下遊 斜角拋光單元256B中依次地由拋光帶的研磨顆粒拋光晶片、由漿液拋光晶 片、並由安裝到一個拋光頭上的帶狀清洗布清洗晶片。
轉移機構270被配置成在上遊斜角拋光單元256A和下遊斜角拋光單元 256B中同時轉移並接收兩個晶片。因此，晶片W可被快速轉移。在此情況 下，如上所述，當晶片W位於水平面K上方的清潔空間時拋光頭可被清洗。 因此，為清洗拋光頭，不必從斜角拋光單元取出晶片W，因此可在每次晶 片W拋光時清洗拋光頭。
提供各實施例的前述描述可使本領域技術人員製造並使用本發明。此 外，各實施例的不同更改對本領域技術人員是顯而易見的，此處限定的一 般原則和具體各示例可被應用於其它各實施例。因此本發明不限於此處所 述各實施例，而應與權利要求和等同物所限定的最大範圍一致。
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權利要求
1. 一種用於拋光基片的外周的拋光裝置，所述拋光裝置包括配置成水平地保持基片並轉動所述基片的旋轉保持機構；設置在由所述旋轉保持機構保持的所述基片周圍的多個拋光頭組件；配置成將拋光帶供給到所述多個拋光頭組件並從所述多個拋光頭組件收回所述拋光帶的多個帶供給與收回機構；和配置成沿由所述旋轉保持機構保持的所述基片的徑向方向移動所述多個拋光頭組件的多個移動機構；其中，所述多個拋光頭組件中的每個包括配置成按壓所述拋光帶緊貼所述基片的外周的拋光頭、以及配置成繞與所述基片的切線平行的軸線轉動所述拋光頭的傾斜機構；所述拋光頭包括配置成保持所述拋光帶並以預定速度將所述拋光帶沿其縱向方向輸送的送帶機構、以及布置成將所述拋光帶的行進方向引導到與所述基片的切線垂直的方向的導引輥；和所述帶供給與收回機構沿著所述基片徑向方向設置在所述多個拋光頭組件的外側，且所述帶供給與收回機構被固定在位。
2. 根據權利要求l所述的拋光裝置，其特徵在於-所述多個移動機構可相互獨立地操作；以及 所述拋光頭組件的所述傾斜機構可相互獨立地操作。
3. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成將拋光液供給到由所述旋轉保持機構保持的基片的上表面的上部供給噴嘴；配置成將拋光液供給到由所述旋轉保持機構保持的基片的下表面的下 部供給噴嘴；以及配置成將清洗液供給到所述多個拋光頭的至少一個清洗噴嘴。
4. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於所述旋轉保持機構 包括配置成保持所述基片的保持臺、以及配置成豎直地移動所述保持臺的 抬升機構。
5. 根據權利要求4所述的拋光裝置，其特徵在於，其中 所述多個拋光頭組件和所述多個帶供給與收回機構位於處於預定高度的水平面下方；以及所述抬升機構可操作，以便在位於所述水平面上方的轉移位置與位於 所述水平面下方的拋光位置之間豎直地移動所述保持臺。
6. 根據權利要求4所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括分隔壁，所述分隔壁形狀成形為在其中形成拋光室，所述多個拋光頭 組件和所述保持臺位於所述拋光室中，所述多個帶供給與收回機構位於所 述拋光室外部。
7. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於在所述多個拋光頭 組件的至少一個中的所述拋光帶的行進方向與所述多個拋光頭組件的另一 個中的所述拋光帶的行進方向相反。
8. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 具有傾斜角度被固定的拋光頭的至少一個固定角度拋光頭組件。
9. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成使基片中心與所述旋轉保持機構的旋轉軸線對齊的多個定心引導裝置。
10. 根據權利要求9所述的拋光裝置，其特徵在於，所述多個定心引導 裝置可與所述多個拋光頭組件一起移動。
11. 根據權利要求9所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成檢測由所述旋轉保持機構保持的所述基片的偏心度、缺口部分和定向平面中的至少一個的偏心檢測器。
12. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成將液體供給到由所述旋轉保持機構保持的所述基片上的供給噴嘴；禾口用於控制所述多個拋光頭組件的操作的操作控制器；其中，所述操作控制器可操作以便在將液體供給到旋轉基片的過程中保持所述拋光頭中不進行拋光的至少一個拋光頭遠離所述基片，使得液體不會彈回所述基片。
13. 根據權利要求12所述的拋光裝置，其特徵在於所述操作控制器 可操作以便根據所述基片的轉動速度確定所述基片與所述至少一個拋光頭 之間的距離。
14. 根據權利要求1所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括-配置成將液體供給到由所述旋轉保持機構保持的基片的供給噴嘴；和用於控制所述多個拋光頭組件的操作的操作控制器；其中，所述操作控制器可操作以便在將液體供給到轉動基片的過程中保持所述拋光頭中不進行拋光的至少一個拋光頭成使液體不會彈回所述基片的角度傾斜。
15. 根據權利要求14所述的拋光裝置，其特徵在於所述操作控制器 可操作以便根據所述基片的轉動速度確定所述至少一個拋光頭的角度。
16. 根據權利要求15所述的拋光裝置，其特徵在於所述操作控制器 可操作以便在保持所述至少一個拋光頭的角度時將所述至少一個拋光頭朝 向所述基片移動，並且使所述至少一個拋光頭按壓拋光帶緊貼所述基片的 外周。
17. —種用於拋光基片的外周的拋光裝置，所述拋光裝置包括 配置成水平地保持所述基片並轉動所述基片的旋轉保持機構； 設置成面向由所述旋轉保持機構保持的基片的外周的至少一個拋光頭組件；配置成將拋光帶供給到所述至少一個拋光頭組件並從所述至少一個拋 光頭組件收回拋光帶的至少一個帶供給與收回機構；配置成沿由所述旋轉保持機構保持的基片的徑向方向移動所述至少一 個拋光頭組件的至少一個移動機構；和配置成將冷卻液供給到所述拋光帶與由所述旋轉保持機構保持的基片 之間的接觸部分的供給噴嘴。
18. 根據權利要求17所述的拋光裝置，其特徵在於 所述至少一個拋光頭組件包括多個拋光頭組件； 所述至少一個帶供給與收回機構包括多個帶供給與收回機構；和 所述至少一個移動機構包括多個移動機構。
19. 根據權利要求17所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成將冷卻液供給到所述供給噴嘴的冷卻液供給源。
20. 根據權利要求19所述的拋光裝置，其特徵在於所述冷卻液供給 源被配置成產生溫度最高為10°C的冷卻液。
21. —種拋光方法，包括-通過旋轉保持機構轉動基片；通過按壓拋光帶緊貼所述基片的外周上的第一區域以拋光所述第一區域；通過按壓拋光帶緊貼所述基片的外周上的第二區域以拋光所述第二區域；在所述第二區域的拋光過程中，通過按壓清洗布緊貼所述第一區域以 清洗所述第一區域；以及在所述第二區域拋光之後，通過按壓清洗布緊貼所述第二區域以清洗 所述第二區域。
22. —種拋光方法，包括 通過旋轉保持機構轉動基片；通過按壓拋光帶緊貼所述基片的外周以拋光所述基片的外周； 在所述拋光過程中，將溫度最高為10°C的冷卻液供給到所述基片與所 述拋光帶之間的接觸部分。
23. —種拋光方法，包括-通過旋轉保持機構轉動基片； 將液體供給到轉動基片；在將所述液體供給到轉動基片的過程中，通過第一拋光頭按壓拋光帶 緊貼所述基片的外周以拋光所述外周；和在將所述液體供給到轉動基片的過程中，保持不進行拋光的第二拋光 頭遠離所述基片，使得液體不會彈回所述基片。
24. 根據權利要求23所述的拋光方法，其特徵在於，所述基片與所述 第二拋光頭之間的距離根據所述基片的轉動速度確定。
25. —種拋光方法，包括 通過旋轉保持機構轉動基片； 將液體供給到轉動基片；在將所述液體供給到轉動基片的過程中，通過第一拋光頭按壓拋光帶 緊貼所述基片的外周以拋光所述外周；禾口在將所述液體供給到轉動基片的過程中，保持不進行拋光的第二拋光 頭成液體不會彈回所述基片的角度傾斜。
26. 根據權利要求25所述的拋光方法，其特徵在於，所述第二拋光頭的角度根據所述基片的轉動速度確定。
27. 根據權利要求25所述的拋光方法，其特徵在於，還包括在保持所述第二拋光頭的角度的同時使所述第二拋光頭朝向轉動基片移動；和使所述第二拋光頭按壓拋光帶緊貼所述基片的外周。
28. —種基片，其特徵在於，它根據權利要求21至27任一要求所述的 拋光方法進行拋光。
29. —種用於拋光基片的缺口部分的拋光裝置，所述拋光裝置包括 配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構； 分別配置成使用拋光帶拋光基片的多個拋光頭模塊；和 配置成使所述多個拋光頭模塊相互獨立地移動的移動機構； 所述多個拋光頭模塊中的每個包括配置成使所述拋光帶與所述基片的缺口部分滑動接觸的拋光頭、以及配置成將所述拋光帶供給到所述拋光頭 並從所述拋光頭收回拋光帶的帶供給與收回機構。
30. 根據權利要求29所述的拋光裝置，其特徵在於 所述移動機構包括配置成沿相互垂直的X軸和Y軸移動所述多個拋光頭模塊的單個X軸移動機構和多個Y軸移動機構；所述X軸移動機構被配置成沿所述X軸同時移動所述多個拋光頭模 塊；和所述多個Y軸移動機構被配置成沿所述Y軸相互獨立地移動所述多個 拋光頭模塊。
31. 根據權利要求29所述的拋光裝置，其特徵在於所述移動機構被 配置成使所述多個拋光頭模塊中的每個拋光頭模塊的所述拋光頭沿單一移 動軸線朝向並且遠離所述基片的缺口部分移動。
32. 根據權利要求29所述的拋光裝置，其特徵在於所述旋轉保持機 構包括配置成導致所述基片在與所述基片的表面平行的平面上進行以所述 缺口部分為中心的擺動運動的擺動機構。
33. 根據權利要求29所述的拋光裝置，其特徵在於所述旋轉保持機 構包括配置成保持基片的保持臺、以及配置成豎直移動所述保持臺的抬升 機構。
34. 根據權利要求33所述的拋光裝置，其特徵在於，還包括 配置成檢測所述基片的缺口部分的缺口搜索單元；其中，所述抬升機構可操作以便將所述保持臺從所述基片的轉移位置 降低到所述基片的拋光位置，並將所述保持臺從所述拋光位置抬升至所述 轉移位置；以及所述缺口搜索單元與所述轉移位置設置在相同高度。
35. 根據權利要求29所述的拋光裝置，其特徵在於，其中 所述多個拋光頭模塊中的至少一個包括配置成測量所述拋光帶的張力的張力傳感器；以及所述拋光裝置還包括配置成根據所述張力傳感器的輸出信號監測所述 拋光帶的張力的監測單元。
36. —種用於拋光基片的缺口部分的拋光裝置，所述拋光裝置包括-配置成水平地保持所述基片並轉動所述基片的旋轉保持機構； 配置成使用拋光帶拋光所述基片的拋光頭模塊；以及 配置成監測所述拋光帶的張力的監測單元；其中，所述拋光頭模塊包括配置成使所述拋光帶與所述基片的缺口部 分滑動接觸的拋光頭、配置成將所述拋光帶供給到所述拋光頭並從所述拋 光頭收回所述拋光帶的帶供給與收回機構、以及配置成測量所述拋光帶的 張力的張力傳感器；以及所述監測單被配置成根據所述張力傳感器的輸出信號監測所述拋光帶 的張力。
全文摘要
本發明提供一種用於拋光基片的外周的拋光裝置。該拋光裝置包括配置成水平地保持基片並轉動基片的旋轉保持機構、設置在基片周圍的多個拋光頭組件、配置成將拋光帶供給到多個拋光頭組件並從多個拋光頭組件收回拋光帶的多個帶供給與收回機構、以及配置成沿旋轉保持機構保持的基片的徑向方向移動多個拋光頭組件的多個移動機構。所述帶供給與收回機構沿著基片徑向方向設置在多個拋光頭組件的外側，且所述帶供給與收回機構被固定在位。
文檔編號B24B37/00GK101450457SQ20081018333
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月2日 優先權日2007年12月3日
發明者中西正行, 關正也, 山口健二, 草宏明, 高橋圭瑞 申請人:株式會社荏原製作所