基片託板系統與用於拋光基片的方法

2023-05-28 02:59:31

專利名稱：：基片託板系統與用於拋光基片的方法
技術領域：
：本發明涉及一種對基片進行平面化拋光的裝置，特別涉及用於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：
：在早期的拋光裝置中，待拋光的基片被夾持在基片託板的下表面。然後，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。基片託板上設置了一種保持環，用於避免在拋光過程中，基片從基片託板的下表面移位。基片被保持環環繞，以保持基片在基片託板上處於應有位置。但是，當在彈性拋光墊上進行拋光時，在工件的外周邊緣發生過度拋光，產生稱為"邊緣倒圓"的結果。為了消除這種邊緣倒圓的結果，將保持環壓貼在拋光墊上，使保持環的外周邊略微向下褶曲。在傳統的拋光裝置中，例如在上述裝置中，雖然採用將保持環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，因此降低生產率。這種傾向在被拋光表面是金屬膜時特別明顯。因此，傳統的拋光裝置不適於做高速拋光，高速拋光需要對被拋光表面供給大量的拋光稀漿。近來，已經開發了用固定磨料(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生形狀變化，工件發生的邊緣倒圓極小，即使在不存在從保持環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拋光裝置上進行拋光時，因為保持環現在是被壓貼在固定磨料上，保持環磨損更快，降低了保持環的使用壽命，導致相應的成本提高。
發明內容因此，本發明的一個目的在於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率。為實現上述目的，根據本發明的第一方面，例如如圖1和2所示，拋光裝置l包括基片託板IO，具有保持環3，該保持環環繞基片S，用於保持基片S;拋光工具15，用於拋光基片S;基片加壓裝置ll，用於使基片S與拋光工具15的拋光表面17接觸；保持環加壓裝置16，用於使保持環3與拋光表面17接觸；保持環位置調節裝置4，用於調節保持環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，保持環與拋光表面兩者之間形成一個間隙。這種結構具有一種保持環加壓裝置16，用於將保持環壓貼在拋光表面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。這種結構還包括一種保持環位置調節裝置4。當需要時，該裝置可以用於調節保持環3與拋光表面17之間的位置關係，使得當基片S被壓貼在拋光表面時，在保持環3與拋光表面之間，將形成間隙。當做到這些時，在保持環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)，於是提高了生產率。此外，根據本發明的第二方面，對第一方面所述的拋光裝置1，增加兩個傳感器(18和19)，用於傳感基片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，向後切換或向前切換，從而根據由傳感器(18和19)所傳感的已經完成拋光量的信息，進行適當的拋光，致於這兩種拋光方式，一種方式是，由保持環加壓裝置16，將保持環3壓貼在拋光表面17上進行拋光，而另一種方式是，保持環3不與拋光表面17接觸的情況下進行拋光。此外，根據本發明的第三方面，是實現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夾持在基片託板10上，該基片被保持環3所環繞；第二步驟，使基片S與拋光表面17接觸，與此同時，調節保持環3與拋光表面17之間的位置關係，使在此兩者之間形成間隙，並還在基片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3，使其與拋光表面17接觸，並也在基片S與拋光表面17之間形成相對運動以進行拋光。此外，根據本發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，根據本發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後，從第四步驟到第二步驟和第三步驟的其它部分繼續進行。本發明的這些或那些特點、方面和優點，在參看下述說明、權利要求和附圖後，將變得一目了然，其中圖1示出了本發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，基片託板正好定位在裝置的迴轉臺的上方；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託板內；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是本發明另一個實施例中拋光裝置的外觀圖；圖6是本發明又一個實施例中拋光裝置的外觀圖；圖7是本發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在一幅圖之外的更多圖中時，在其所出現的各圖中，均使用相同的字符表示，對其說明將不再重複。圖1示出了本發明此實施例中的拋光裝置1的外觀圖。對此拋光裝置的結構布局，現在參看圖l予以說明。拋光裝置1包括基片託板IO，用於夾持基片S;託板驅動軸12，用於驅動基片託板10旋轉；託板頭13,該託板頭支撐託板驅動軸13;和，樞軸14。樞軸14以自己的軸心線為運動中心線，作繞樞軸的轉動，從而使託板頭13和基片託板10作類似的繞樞軸轉動。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；迴轉輸送器27，用於在升降器29與推動器30(此兩者將在後面說明)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具有一個轉臺36A，拋光墊15A設置在轉臺上；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構成。在拋光的過程中，可以將純淨水、拋光稀漿或化學溶液(或者這些液體的混合物)供至轉臺36A和渦旋臺36B作為拋光液。基片託板10可以正好定位於轉臺36A、渦旋臺36B或推動器30(對此將在後面說明)的上方，這是藉助於樞軸14繞樞軸軸心線轉動實現的。樞軸14具有一種定位裝置(圖中未示出)，通過此定位裝置，基片託板IO可樞軸定位(pivotallypositioned)。拋光裝置l還包括基片翻轉器28，用於翻轉基片S;升降器29，用於在基片翻轉器28與迴轉輸送器27之間輸送基片S;推動器30，用於接受由迴轉輸送器27輸送的基片S，並將其輸送至基片託板10;第一修整器20，用於修整轉臺36A的拋光墊15A;第二修整器50,用於修整渦旋臺36B的固定磨料15B。對基片託板IO，將參看圖2予以說明。基片託板10具有一種圓柱形容器式的基片託板主體裝置2，該裝置具有內約束空間；和，保持環3,設置在基片託板主體裝置2底部，從而在主體裝置形成一個單獨的單元(singleunit)。被包圍在由基片託板主體裝置2和保持環3所限定的空間內的有密封環42，該密封環與基片S的頂面接觸；環形夾持環5;和，夾板6，該夾板的形狀近似於圓盤形，用於夾持密封環42。基片S的下表面，是待拋光基片表面SA。密封環42用彈性材料製成，其外周邊被夾緊在夾持環5與夾板6(此夾板緊固在夾持環5的底部)之間，於是，密封環覆蓋夾板6頂面的外邊緣、外側部和底面的外邊緣。這樣的結果，在密封環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42便緊密地附著在基片S的頂面。壓力片7用彈性薄片製成，在夾持環5與基片託板主體裝置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託板主體裝置2的殼體2A與壓力片支承2B之間實現的，而其內周邊緣部，被夾緊在夾持環5的頂部5A與止擋5B之間。基片託板主體裝置2、夾板6、夾持器5與壓力片7聯合，在基片託板主體裝置2內部形成壓力腔21。流體通道31由管路、連接器等組成，與壓力腔21連通，該流體通道經過設置在流體通道31內的調節器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，設置了中心袋8和環形管9，該環形管與基片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；而具有環形接觸表面的環形管9，設置在中心袋88的外面，環繞中心袋的外周邊。在夾板6與基片S之間形成的空間，被中心袋8和環形管9分割為多個空間。就是說，壓力腔22,在中心袋8與環形管9之間形成，而壓力腔23是在環形管9之外形成。在中心袋8內，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。在環形管9內，由彈性膜91與環形管夾持器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分別通過調節器R2、R3、R4和R5與作為氣源的壓縮空氣源(未示出)連通，這些調節器分別設置在流體通道32、33、34和35內。此系統設置成這樣，使流體可以經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，既可以處於增壓狀態，也可以處於大氣壓力狀態。供給壓力腔(21-25)之每一個壓力腔的流體壓力，可以通過調節器(Rl-R5)調節，該調節器設置在為相應的壓力腔所用的流體通道(31-35)內。於是，壓力腔(21-25)之每一個壓力腔的壓力，可以彼此獨立於其它壓力腔進行控制，或者可以設置成大氣壓力。由於不同的壓力腔(21-25)的壓力，可以通過調節器(Rl-R5)彼此獨立地調整，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節。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，於是，壓力腔22和23可以切換成真空狀態。因為在密封環42的外周邊表面與保持環3之間，存在微小的間隙H，在此的配置，構成一種浮動結構，其中，某些元件(例如夾持環5、夾板6和安裝在夾板6上的密封環42)，可以相對於基片託板主體裝置2和保持環3作垂直運動。此外，在夾持環5的止擋5B上的多個部位，設置了從其周邊向外突出的數個突出部5C。可運動元件(夾持環5等)的垂直行程，被這些突出部5C與保持環3的一部分3A的上表面3B的結合，限制在一個給定值，該保持環上的突出部，從保持環3向內突起。調節器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，對使基片託板IO迴轉和使其上升與下降的裝置予以說明。基片託板IO，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託板驅動軸12的下端部。基片託板驅動軸12垂直設置在本裝置中，該驅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可旋轉地設置在安裝皮帶輪的支撐裝置56的內腔56A中。垂直方向設置的基片託板驅動軸12，穿過水平方向設置的支撐裝置56。驅動裝置(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)，驅動基片託板驅動軸12。同步驟皮帶55在內腔56A內運行。脈衝馬達57安裝在支撐裝置56的上方，該脈衝馬達與滾珠絲槓58的一個端部連接。滾珠絲槓58檸入滾珠螺母59的螺紋，該滾珠螺母與基片託板驅動軸12的頂端部連接。這樣，通過操縱脈衝馬達57,基片託板10和與其連接的基片託板驅動軸12，可以作為單獨的部件上升或下降，並停止在所希望的高度。可以用步驟進馬達或伺服馬達作為脈衝馬達57。需要指出，儘管在圖2中沒有示出，上述部分並包括支撐裝置56，均安裝在託板頭13內(見圖1)。此外，基片託板驅動軸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。這在圖l中沒有示出。第一終點傳感裝置18設置在轉臺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)，用於根據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、滾珠絲槓58、滾珠螺母59、載荷測定器51和基片託板驅動軸12，均包括在保持環位置調整裝置4中。此外，脈衝馬達57、滾珠絲槓58、滾珠螺母59載荷測定器51和基片託板驅動軸12，又均包括在保持環加壓裝置16的結構布局中。對於本發明一個實施例的拋光裝置1的基片託板10的操縱，現參看圖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，為了獲取並保持在基片託板IO中的基片S，整個基片託板IO，首先正好定位在基片S的上方。然後，將一種增壓流體供給中心袋8和壓力腔24和25(在環形管9內側)，以使其增壓至預定值。然後，從控制裝置(未示出)輸出一個脈沖信號到脈衝馬達57，使基片託板IO降低。作為響應，脈沖馬達57使滾珠絲槓58旋轉，驅動之進入滾珠螺母59，使基片託板驅動軸12下降，從而使基片託板10下降，直至中心袋8和環形管9，與準備夾持的基片S，形成緊密密封狀態。然後，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，從而建立所需要的吸力，通過吸附結合(suction-adhesion)夾持住基片S。控制裝置(附圖未示出)於是輸出一個脈沖信號到脈衝馬達57，使基片託板IO，連同通過吸附結合被快速夾持其上的基片S，一同上升。脈沖馬達57，以類於上述下降操作的方式運行(通過滾珠絲槓58、滾珠螺母59和基片託板驅動軸12)，不過馬達是沿相反方向旋轉。然後，樞軸14繞樞軸中心轉動，使整個基片託板10，按需要偏轉到正好處於轉臺36A及其拋光墊15A的上方。此外，基片S的外周邊被保持環3保持，以避免基片在拋光過程中，從基片託板10移位。然後，基片託板10下降，以使待拋光基片S的表面和保持環3的下表面，與拋光墊15A接觸。當基片S和保持環3與拋光表面17A進入接觸時，這就施加一個載荷於設置在基片託板驅動軸12下端部的載荷測定器51。載荷測定器51檢測載荷，並輸出一個"載荷檢測"信號到控制裝置(未示出)，控制裝置於是識別到，基片S和保持環3已經與拋光墊15A進入接觸狀態。控制裝置於是輸出脈沖信號到脈衝馬達57，這樣，脈沖馬達旋轉，使基片託板10升起到預定位置。這可使拋光墊15A與保持環3的高度位置保持相同，而與保持環3的磨損情況無關。特別地，基片託板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，基片不可能從基片託板10的底面被拋擲出。在拋光裝置處於這種狀態下時，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，隨著拋光液存在於基片的被拋光表面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(定位於壓力腔22和23下面的部分)，藉助於供入壓力腔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，定位於中心壓力腔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。基片S的C3部，定位於中間壓力腔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。於是，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，進行調節。就是說，使基片S壓貼在轉臺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，單獨地進行調節。這種調節是通過分別單獨調節設置在流體通道31-35內的調節器Rl-R5，從而調節供入單個壓力腔21-25中的增壓流體的壓力實現的。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，單獨地調節至所希望的值，基片S可以被壓貼在旋轉著的轉臺36A的拋光墊15A上。通過適當地調節用於將基片S壓貼在拋光墊15A上的壓力，遍及基片S表面各部分(定位於中心壓力腔24下面的Cl部；定位於壓力腔22下面的C2部；定位於中間壓力腔25下面的C3部；和C4部，壓力腔22部)的拋光壓力分布，可以按需要調節。這樣，基片S可以被劃分為四個同心圓(圓形部C1和四個環形部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。拋光率取決於將基片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，可以按上述方式調節，Cl-C4四個區域中不同區域的拋光率，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。基片S還可以在保持環3並不與拋光表面17A接觸的情況下進行拋光。與保持環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3接觸拋光表面，還降低保持環3的磨損，這可以顯著地延長保持環3的使用壽命。為了進行保持環3與拋光墊15A接觸情況下的拋光，在基片託板10已經足夠地下降，使基片S和保持環3與拋光墊15A接觸後，執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，讓脈衝馬達57轉動滾珠絲槓58，滾珠絲槓與滾珠螺母59和基片託板驅動軸12協同運行，使基片託板10進一步驟下降，使保持環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，對應於由預設定的拋光處方所確定的保持環壓力。拋光壓力是用反饋控制進行控制的。這樣，當保持環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，以停止脈衝馬達57的旋轉。然後，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；轉臺36A旋轉，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壓力解決，這種"邊緣倒圓"問題，發生在使用諸如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，並提高生產率。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3與拋光表面17接觸的這種拋光過程，和保持環不與拋光墊接觸的拋光過程，現在予以說明。對於此操作，在轉臺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,並適當參看圖5和4A。在此拋光程序中，首先拋光金屬膜61;然後，同時拋光金屬膜61的其餘部分和金屬膜62。這裡，如圖5所示，拋光墊15A，用於設置在轉臺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。基片Sl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製成；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，僅執行到圖中XI所表示的水平高度，然後，從X1水平高度到Y1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，基片託板頭13，繞樞軸14轉動到使基片託板10正好處於推動器30的上方。然後，壓力腔24和25增壓，推動器30上升，直至待拋光的基片Sl,接觸基片託板10的底部(密封環42和彈性膜81和(中心夾持器)82)。然後，壓力腔22和23內獲得負壓，以建立吸附作用，使基片Sl貼附在基片託板10上。在此，被夾持在基片託板10上的基片Sl，是被保持環環繞著。然後，基片託板10被正好定位在轉臺36A的上方，在此完成之後，脈沖馬達57的軸旋轉，使基片託板10下降，從而使保持環3與轉臺36A上的拋光墊15A接觸，並使基片Sl壓貼在拋光墊15A上。不過，基片託板IO接觸拋光墊15A後，脈衝馬達57反向旋轉，使基片託板10略微上升(例如0.2mm),於是，使保持環3定位在拋光墊15A的上方，以在保持環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。現在，壓力腔21-23被增壓，使基片Sl壓貼在拋光墊15A上；轉臺36A旋轉，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(即，不使保持環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。因為此技術還降低了保持環3的磨損，大大延長了保持環3的使用壽命。當已經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已經到達X1水平高度時，轉臺36A停止旋轉。現在，壓力腔21切換成大氣壓力，而壓力腔22和23切換成負壓，於是建立吸附作用，以使基片Sl吸附結合在基片託板10上。現在，脈沖馬達57運轉，使基片託板10上升，完成了在轉臺36A上的拋光過程。然後，基片託板頭13，繞樞軸14轉動到使基片託板10正好處於渦旋臺36B的上方位置。現在，基片託板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。在基片託板10與拋光墊115A接觸後，基片託板10不上升，脈沖馬達57慢速旋轉，基片託板10略微下降，使保持環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。當已經拋光到預定的拋光量時，即，當被拋光基片表面SA1已經到達Y1水平高度時，且這種狀態被第二終點傳感裝置19檢測到，於是停止拋光，於是，壓力腔21被切換到大氣壓力狀態，而壓力腔22和23切換到負壓狀態，從而建立吸附作用，使基片Sl保持在基片託板10上。然後，基片託板10上升，結束在渦旋臺36B上的拋光過程。然後，基片託板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。然後，壓力腔22和23返回到大氣壓力狀態，使基片Sl從基片託板10上釋放，並將其傳遞到推動器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，對於如圖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，然後拋光到Y2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，對於在到達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率；而在水平高度X2與Y2之間的這部分拋光，則可以按儘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)，現參看圖2並適當參看圖4(B)予以說明。此實施例使用圖2所示轉臺36A,轉臺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3之下具有間隙的情況下進行的，基片託板10被上升到這個位置。基片託板10隨後再次下降(並不運動到渦旋臺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果，本質上相同，但是使用拋光程序(2)的處理時間較短，節省了儘量多的時間將基片託板10運動到渦旋臺36B所需用的時間。拋光程序(3)，現參看圖6並適當參看圖4，予以說明。此程序將作為一個例子進行說明，其中，在用拋光墊15A進行拋光之後，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"。基片Sl通過吸附作用被吸在基片託板10上。然後，基片託板10運動到轉臺36A上方，並下降，直至保持環3(圖2)與固定磨料15B接觸。在保持環3與固定磨料15B接觸之後，基片託板10略微上升，以在保持環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。然後，使基片Sl壓貼在固定磨料15B上進行拋光。由於保持環3對固定磨料15B的初始壓靠，並不會導致"邊緣倒圓，，問題，在這種情況下，沒有必要使保持環3與拋光表面170B保持壓貼狀態以抑制回彈。由於在保持環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3的磨損，大大延長了保持環3的使用壽命。當已經拋光了預定的拋光量，即，基片Sl的被拋光表面SA1已經到達X1水平高度(如果是基片S2，則到達X2)，並由第一終點傳感裝置18檢測到這一狀態，此後，基片託板IO上升，結束在轉臺36A上的拋光操作。然後，帶著通過吸附作用被吸附在基片託板10上的基片Sl，基片託板10運動到正好處於渦旋臺36B上方的位置，然後下降，直至保持環3與拋光墊15A接觸。然後，基片託板10略微下降，使保持環3壓貼在拋光墊15A上。於是，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。當第二終點傳感裝置19傳感的信息表明，已經拋光了預定的拋光量，即被拋光表面SA1已經到達Yl水平高度(或在基片S2的情況下，則到達Y2水平高度)，基片託板10上升，結束在渦旋臺36B上的拋光操作。基片託板10然後運動到推動器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進行拋光的步驟之後(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3壓貼拋光墊15A的狀態下實施，而用固定磨料15B拋光，仍舊必須在使保持環3與固定磨料15B之間形成預定間隙的狀態下進行。在上述例子中，使用單個基片託板，由兩個不同的拋光工具15執行順序拋光操作。但是，顯然本發明對於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，本發明對於拋光其它的膜，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3上的操作，以及那些必須在保持環3與拋光表面17之間保持間隙，不要求施加壓力於保持環3上的操作。因此，本發明提供了一種拋光裝置1，和保證高的基片平面度、高拋光率和高生產率的拋光方法，用於支持範圍廣闊的拋光應用。圖7示出了根據本發明又一個實施例的拋光裝置。本實施例的拋光裝置不同於上述實施例之處，在於其保持環位置調節裝置4。就是說，在前面的裝置中沒有設置保持環位置調節裝置4，而在後一裝置中，使用汽缸120作為執行器，或用保持環加壓裝置替代脈衝馬達57。此實施例中的保持環位置調節裝置，不能像上述實施例那樣，精確地使保持環相對於拋光表面定位。實際上，此實施例的裝置，是在保持環與拋光表面保持接觸的情況下，在保持環上施加一個向上的力以實現調節的效果。所施加的力僅僅足以使保持環與拋光表面維持接觸，從而使拋光液能夠容易地從保持環與拋光表面之間通過，並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，保持環位置調節裝置，還可以使保持環與拋光表面離開一段距離。在本發明中，如上所述，設置了保持環加壓裝置，用於壓保持環，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，還設置了保持環位置調節裝置。當基片被壓貼在拋光表面上時，此裝置使得有可能調節保持環與拋光表面之間的位置關係，使在其間形成間隙，或者使保持環與拋光表面略微接觸。這種保持環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率。權利要求1.一種基片託板系統，其包括基片託板，其包括保持環，該保持環用於夾持基片，並將基片定位，以便在拋光過程中使基片的表面與拋光表面接觸，所述基片託板還包括連接到所述保持環上的基片託板主體裝置；基片託板驅動軸，其與所述基片託板連接，用於驅動、上升和下降所述基片託板；滾珠絲槓和滾珠螺母，該滾珠絲槓和滾珠螺母與所述基片託板驅動軸連接；脈衝馬達，其與所述滾珠絲槓接合，用於將所述基片託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，其用於通過所述脈衝馬達、所述滾珠絲槓和所述滾珠螺母固定所述基片託板的垂直位置，直到所述基片託板被固定在所希望的垂直位置，並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.如權利要求1所述的基片託板系統，還包括彈性元件，其用於限定膨脹空腔，該膨脹空腔用於將所述流體壓力供給到基片上。3.如權利要求1所述的基片託板系統，其中通過保持環加壓裝置將所述基片託板主體裝置壓貼到所述拋光表面，所述保持環被獨立地壓貼到所述拋光表面。4.如權利要求1所述的基片託板系統，其中所述控制裝置使所述基片託板主體裝置下降到所述基片託板與所述拋光表面接觸為止，然後使所述基片託板上升，直到所述基片託板被上升到離開所述拋光表面的一定距離，以固定所述基片託板的所述垂直位置。5.如權利要求4所述的基片託板系統，其中所述基片託板包括保持環，其用於環繞所述基片，並通過判斷所述保持環是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片託板與所述拋光表面的所述接觸。6.如權利要求4所述的基片託板系統，其中通過判斷被所述基片託板所夾持的所述基片是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片託板與所述拋光表面的所述接觸。7.如權利要求4所述的基片託板系統，還包括載荷測定器，其安裝在所述基片託板驅動軸的下端部，其中所述載荷測定器檢測所述基片託板與所述拋光表面的接觸。8.如權利要求4所述的基片託板系統，其中離開所述拋光表面的所述一定距離小於所述基片的厚度。9.如權利要求2所述的基片託板系統，其中所述彈性元件在所述基片託板的徑向上限定多個所述膨脹空腔。10.—種用於拋光基片的方法，其包括以下步驟通過基片託板夾持所述基片；通過降低所述基片託板使所述基片託板與拋光表面接觸；垂直移動所述基片託板並在離開所述拋光表面一定距離處固定所述基片託板；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部，用於供給所述流體壓力到所述基片。12.如權利要求IO所述的方法，其中所述基片託板包括保持環，該保持環用於環繞所述基片，並且通過判斷所述保持環是否與所述拋光表面接觸，檢測所述基片託板與所述拋光表面的所述接觸。13.如權利要求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，檢測所述基片託板與所述拋光表面的所述接觸。14.如權利要求10所述的方法，其中通過安裝在基片託板驅動軸的下端部的載荷測定器，檢測所述基片託板與所述拋光表面的所述全文摘要一種基片託板系統，其包括基片託板，其包括保持環，該保持環用於夾持基片，並將基片定位，以便在拋光過程中使基片的表面與拋光表面接觸，所述基片託板還包括連接到所述保持環上的基片託板主體裝置；基片託板驅動軸，其與所述基片託板連接，用於驅動、上升和下降所述基片託板；滾珠絲槓和滾珠螺母，該滾珠絲槓和滾珠螺母與所述基片託板驅動軸連接；脈衝馬達，其與所述滾珠絲槓接合，用於將所述基片託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，其用於通過所述脈衝馬達、所述滾珠絲槓和所述滾珠螺母固定所述基片託板的垂直位置，直到所述基片託板被固定在所希望的垂直位置，並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日優先權日2001年5月29日發明者戶川哲二申請人:株式會社荏原製作所