專利名稱：拋光裝置和拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對襯底、例如半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光的拋光裝置和 拋光方法，特別是涉及一種利用拋光帶對襯底的周邊進(jìn)行拋光的拋光裝置 和拋光方法。
背景技術(shù)：
從改進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)的產(chǎn)量的觀點(diǎn)來看，近來對半導(dǎo)體晶片周邊的表面 狀態(tài)的管理已經(jīng)引起關(guān)注。在半導(dǎo)體制造工藝中，大量材料被重復(fù)性地沉 積在晶片上，以形成多層結(jié)構(gòu)。因此，在并非用于產(chǎn)品的周邊上形成多余 的材料和粗糙的表面。近年來，越來越普遍地通過僅僅夾持晶片的周邊來 傳送晶片。在這種情況下，在一些工藝中，多余的材料可能從周邊脫落到 形成于晶片上的器件上，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，通常利用拋光裝置對 晶片的周邊進(jìn)行拋光，以去除多余的銅膜和粗糙的表面。圖1為對晶片的周邊進(jìn)行拋光的傳統(tǒng)拋光裝置的示意圖。如圖1所示，這種拋光裝置具有用于保持晶片W的晶片臺單元120、使拋光帶141壓靠 在晶片W的周邊上的拋光頭142、向拋光頭142供給拋光帶141的供給巻 軸(供帶盤)145a以及將用過的拋光帶141重繞的重繞巻軸(收帶盤)145b。 供給巻軸145a和重繞巻軸145b旋轉(zhuǎn)，以供給和重繞拋光帶141。供給巻軸 145a和重繞巻軸145b固定在作為拋光裝置的一部分的固定部件上。拋光頭142具有帶傳送機(jī)構(gòu)143。該帶傳送機(jī)構(gòu)143具有帶傳送輥和 保持輥。拋光帶141被插入于帶傳送輥和保持輥之間，同時帶傳送輥轉(zhuǎn)動， 以傳送拋光帶141。拋光帶141通過帶傳送機(jī)構(gòu)143被向著拋光頭142拉動。 拋光帶141的行進(jìn)方向由導(dǎo)輥157a， 157b， 157c， 157d， 157e引導(dǎo)，從而 使得拋光帶141與晶片W的周邊接觸。在接觸到晶片W的周邊后，拋光 帶141通過重繞巻軸145b重新巻繞。供給巻軸145a和重繞巻軸145b與向 拋光帶141提供適宜張力的未示出馬達(dá)相連。如圖1中的箭頭所示，拋光頭142在豎直方向上進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動，從而在拋光帶141和晶片W之間 產(chǎn)生相對運(yùn)動，由此對晶片W的周邊進(jìn)行拋光。圖2是一平面圖，示出了用于使拋光頭142進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。圖3A至3D示出了沿圖2中的線ni-m剖開的視圖。拋光頭142固定在一可移動臂160的一端，凸輪軸161設(shè)置在該可移 動臂160的另一端?？梢苿颖?60經(jīng)由線性引導(dǎo)件163由支承臂162支承。 這些線性引導(dǎo)件163引導(dǎo)可移動臂160運(yùn)動，以允許可移動臂160相對于 支承臂162線性移動。用于驅(qū)動凸輪軸161的馬達(dá)M安裝在支承臂162上。 馬達(dá)M具有通過皮帶輪plOl， pl02和皮帶bl00與凸輪軸161相連的旋轉(zhuǎn) 軸。馬達(dá)M的旋轉(zhuǎn)軸和凸輪軸161由安裝在支承臂162上的軸承164A和 164B可旋轉(zhuǎn)地支承。凸輪軸161具有相對于軸承164B的中心軸線偏心的 偏心軸161a。 一凸輪165安裝在偏心軸161a的頂端。該凸輪15裝配到可 移動臂160的U形部分的凹槽166中(參見圖3A)。隨著馬達(dá)M被供能(通電)，凸輪軸161通過皮帶輪p101， pl02和皮 帶bl00旋轉(zhuǎn)。由于偏心軸161a偏心旋轉(zhuǎn)，其中心軸線偏離軸承164B的中 心軸線，因此凸輪165也偏心旋轉(zhuǎn)。如圖3A至3D所示，凹槽166中的凸 輪165的偏心旋轉(zhuǎn)使得可移動臂160沿豎直方向進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動，因此 使得可移動臂160的頂端的拋光頭142也沿豎直方向進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動。帶傳送機(jī)構(gòu)143可操作地以恒定速度將拋光帶141從供給巻軸145a傳 送到重繞巻軸145b。 一方面，帶傳送速度非常低；另一方面，拋光頭142 線性往復(fù)運(yùn)動的速度非常高。因此，在供給巻軸145a和重繞巻軸145b的 帶供給和重繞操作(稍后將對此進(jìn)行討論)中，帶傳送速度相對于拋光頭 142的往復(fù)運(yùn)動的速度可以忽略不計。圖4A至4C為示出了拋光頭142、供給巻軸145a和重繞巻軸145b的 運(yùn)行情況的視圖。在圖4A至4C中，附圖標(biāo)記A和B表示附著于供給巻 軸145a和重繞巻軸145b上的拋光帶141的特定點(diǎn)。圖4A示出了拋光頭142的中心Ch與晶片W的厚度中心Cw (下面將 簡稱為晶片中心)對準(zhǔn)的狀態(tài)。在拋光過程中，晶片中心Cw被固定就位。 另一方面，拋光頭142進(jìn)行橫穿晶片中心Cw的線性往復(fù)運(yùn)動。圖4B示出了拋光頭142從晶片中心Cw線性向下移動的狀態(tài)。在該向下運(yùn)動的過程中，如圖4B所示，拋光帶141從供給巻軸145a和重繞巻軸 145b中被拉出，并且拋光帶141上的點(diǎn)A和點(diǎn)B向下移動。因此，供給巻 軸145a和重繞巻軸145b轉(zhuǎn)過與已經(jīng)拉出的拋光帶141的長度相對應(yīng)的特 定角度。圖4C示出了拋光頭142從晶片中心Cw線性向上移動的狀態(tài)。在該向 上運(yùn)動過程中，如圖4C所示，如圖4C所示，拋光帶141由供給巻軸145a 和重繞巻軸145b重新纏繞，拋光帶141上的點(diǎn)A和B向上移動。因此， 供給巻軸145a和重繞巻軸145b轉(zhuǎn)過與己經(jīng)重繞的拋光帶141的長度相對 應(yīng)的特定角度。通過這種方式，如圖4B和4C所示，根據(jù)拋光頭142以及 供給巻軸145a和重繞巻軸145b之間的距離變化，供給巻軸145a和重繞巻 軸145b重復(fù)地供給和重繞拋光帶141。但是，隨著供給巻軸145a和重繞巻軸145b重復(fù)地供給和重繞拋光帶 141，在供帶操作和重繞操作轉(zhuǎn)換時，拋光帶141的張力將會改變，從而導(dǎo) 致不穩(wěn)定的拋光性能。特別地，隨著往復(fù)運(yùn)動加快，當(dāng)供帶操作和重繞操 作轉(zhuǎn)換時，過大的張力可能作用在拋光帶141上。結(jié)果是，拋光帶141可 能會被拉斷或拉伸(即永久變形)。另一方面，當(dāng)供帶操作和重繞操作轉(zhuǎn)換 時，拋光帶141的張力可能為零。結(jié)果是，拋光帶141松弛，并且不能獲 得期望的拋光性能。如果拋光頭142的往復(fù)速度可以增大，則單位時間的材料去除量(即 拋光速度或去除速率)可以增加。因此，可以改善拋光裝置的拋光性能。 但是，由于上述問題，拋光頭142的往復(fù)速度不能增大至太高。為了解決 這種問題，可以將供給巻軸145a并入到拋光頭142中。但是，在這種情況 下，向拋光帶提供張力的馬達(dá)將變得笨重。此外，如果使用長的拋光帶， 則需要大的供給巻軸145a。這意味著拋光頭142和用于往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動機(jī) 構(gòu)需要具有很大的尺寸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明考慮到上述缺陷而提出。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種拋 光裝置和拋光方法，其能夠在拋光過程中為拋光帶提供基本恒定的張力， 并且能夠提高去除速率。為了克服上述缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種通過在拋光帶 和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋光裝置。該裝置包括保持工件的保持部分；使拋光帶與工件接觸的拋光頭；向所述拋光頭供給拋光帶 的供給巻軸；使已經(jīng)接觸過工件的拋光帶重繞的重繞巻軸；以及使所述拋 光頭進(jìn)行搖擺運(yùn)動的擺動機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，拋光帶經(jīng)由所述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn) 從供給巻軸延伸到工件。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)被定位在所述拋光頭中。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述工件包括其周邊形成有槽口部分的半導(dǎo) 體晶片；并且所述拋光頭使所述拋光帶與所述槽口部分接觸。本發(fā)明的另一方面提供一種拋光裝置，其包括保持工件的保持部分； 使拋光工具與工件接觸的拋光頭；使拋光頭進(jìn)行搖擺運(yùn)動的擺動機(jī)構(gòu)；以 及使拋光頭和擺動機(jī)構(gòu)相對于工件的表面傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述拋光工具包括拋光帶；所述拋光裝置還 包括向所述拋光頭供給拋光帶的供給巻軸和使已經(jīng)接觸過工件的拋光帶重 繞的重繞巻軸；并且拋光帶經(jīng)由所述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)從供給巻 軸延伸到工件。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述擺動機(jī)構(gòu)包括(0擺動臂，所述拋光頭 固定于該擺動臂上，(ii)經(jīng)由連接軸與所述擺動臂可旋轉(zhuǎn)地相連的支承臂， 以及(m)使所述擺動臂進(jìn)行搖擺運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn) 點(diǎn)位于所述連接軸的中心軸線上。所述傾斜機(jī)構(gòu)包括(i)支承所述支承臂 的可旋轉(zhuǎn)支承軸，以及GO使所述支承軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述連接軸和所述支承軸彼此平行地布置。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述拋光頭的搖擺運(yùn)動包括所述拋光頭從一 基準(zhǔn)線開始交替地沿順時針方向和逆時針方向轉(zhuǎn)過相同的角度，所述基準(zhǔn) 線與所述連接軸的中心軸線和所述支承軸的中心軸線以直角相交。本發(fā)明的另一方面提供一種通過在拋光帶和工件之間提供相對運(yùn)動對 工件進(jìn)行拋光的拋光方法。所述方法包括保持工件；通過拋光頭使拋光帶 與工件接觸，同時從供給巻軸向拋光頭供給拋光帶；以及擺動拋光頭。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，拋光帶經(jīng)由所述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)從供給巻軸延伸到工件。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)被定位在所述拋光頭中。 在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述工件包括其周邊形成有槽口部分的半導(dǎo)體晶片，并且通過拋光頭使拋光帶與工件接觸的步驟包括通過拋光頭使所述拋光帶與所述槽口部分接觸。本發(fā)明的另一方面提供一種通過在拋光帶和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋光方法。該方法包括保持工件；通過拋光頭使拋光帶與 工件接觸；擺動拋光頭；以及在擺動拋光頭的同時，使拋光頭相對于工件 的表面傾斜。在本發(fā)明的一優(yōu)選方面，所述拋光工具包括拋光帶；并且所述擺動拋 光頭的步驟包括擺動拋光頭，同時經(jīng)由拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)將拋光 帶傳送至工件。根據(jù)本發(fā)明，搖擺運(yùn)動可以高速進(jìn)行，同時保持拋光帶的恒定張力。 因此，單位時間的材料去除量、即去除速率可以增大，結(jié)果是，可以提高 拋光裝置的產(chǎn)量。


圖1是示出了對晶片周邊進(jìn)行拋光的傳統(tǒng)拋光裝置的示意圖； 圖2是示出了用于使拋光頭線性往復(fù)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)的平面圖； 圖3A至3D是沿圖2中的線m-III剖開的視圖；圖4A至4C是示出了拋光頭、供給巻軸和重繞巻軸的運(yùn)行情況的視圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的拋光裝置的平面圖；圖6是圖5所示拋光裝置的橫截面圖；圖7是示出了晶片夾緊機(jī)構(gòu)的夾爪的平面圖；圖8是示出了擺動機(jī)構(gòu)的平面圖；圖9A至9D是分別示出了沿著圖8中的線IX-IX剖開的橫截面圖的視圖；圖IOA至10C是用于示出拋光頭的傾斜運(yùn)動的視圖；圖11A至11C是分別示出了圖6中的拋光裝置的一部分的視圖；以及圖12是示出了晶片拋光的測試結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的拋光裝置的平面圖。圖6是圖5 所示拋光裝置的橫截面圖。根據(jù)本實(shí)施例的拋光裝置適合用于對襯底、例 如半導(dǎo)體晶片的周邊的斜面部分和槽口部分進(jìn)行拋光。斜面部分是其中為 了防止產(chǎn)生晶片的碎片和顆粒已經(jīng)去除了晶片的周邊中的直角邊緣的部 分。槽口部分是為了便于識別晶片的取向(周向位置)形成于晶片的周邊 中的槽口。下面將描述本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例。下述實(shí)施例為用于對晶片的槽口 部分進(jìn)行拋光的拋光裝置。如圖5和6所示，根據(jù)本實(shí)施例的拋光裝置包括晶片臺單元(襯底保持 部分)20,其具有用于保持晶片W的晶片臺23、用于使晶片臺單元20沿平 行于晶片臺23的上表面(晶片保持表面)的方向移動的臺移動機(jī)構(gòu)30、以 及對由晶片臺23保持的晶片W的槽口部分V進(jìn)行拋光的槽口拋光單元40。晶片臺單元20、臺移動機(jī)構(gòu)30和槽口拋光單元40容納在殼體11中。殼 體11具有由分隔板14分隔成兩個空間、即上腔室(拋光室)15和下腔室(機(jī) 加工室)16的內(nèi)部空間。晶片臺23和槽口拋光單元40位于上腔室15中，臺 移動機(jī)構(gòu)30位于下腔室16中。上腔室15具有帶開口12的側(cè)壁，所述開口可 由通過圖中未示出的氣缸驅(qū)動的閘板13關(guān)閉。晶片W通過開口12送入和送出殼體11。通過諸如傳送機(jī)器人的已知傳 送機(jī)構(gòu)(圖中未示出)進(jìn)行晶片W的傳送。在晶片臺23的上表面上形成有 凹槽26。這些凹槽26經(jīng)由豎直延伸的中空軸27與圖中未示出的真空泵連通。 當(dāng)真空泵被驅(qū)動時，在凹槽26中形成真空，從而將晶片W保持在晶片臺23 的上表面上。中空軸27由軸承28可旋轉(zhuǎn)地支承，并且經(jīng)由皮帶輪pl， p2和 皮帶bl與馬達(dá)ml相連。通過這些配置，晶片W通過馬達(dá)ml旋轉(zhuǎn)，同時其下 表面保持在晶片臺23的上表面上。拋光裝置還包括設(shè)置在殼體11中的晶片夾緊機(jī)構(gòu)80。該晶片夾緊機(jī)構(gòu) 80可操作，以在殼體11中接收來自所述晶片傳送機(jī)構(gòu)的晶片W;將晶片W 放置到晶片臺23上；以及將晶片W從晶片臺23上移動到晶片傳送機(jī)構(gòu)。在 圖5中，僅示出了晶片夾緊機(jī)構(gòu)80的一部分。圖7是示出了晶片夾緊機(jī)構(gòu)的夾爪的平面圖。如圖7所示，晶片夾緊機(jī) 構(gòu)80包括其上具有銷83的第一夾爪81和其上具有銷83的第二夾爪82。第一 和第二夾爪81， 82由圖中未示出的開-閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動，從而可以彼此靠近或遠(yuǎn) 離(如箭頭T所示)地移動。此外，還設(shè)有夾具移動機(jī)構(gòu)(圖中未示出)， 用于使第一和第二夾爪81， 82沿著與保持在晶片臺23上的晶片W的表面垂 直的方向移動。晶片傳送機(jī)構(gòu)的操作手73可以操作，以將晶片W傳送到第一夾爪81和 第二夾爪82之間的位置。然后，第一和第二夾爪81， 82彼此靠近地移動， 以使銷83與晶片W的周邊接觸，從而由第一和第二夾爪81， 82夾緊晶片W。 在這種狀態(tài)下，晶片W的中心和晶片臺23的中心(即晶片臺23的旋轉(zhuǎn)軸線) 彼此對準(zhǔn)。因此，第一和第二夾爪81， 82可起到定心機(jī)構(gòu)的作用。如圖6所示，臺移動機(jī)構(gòu)30包括用于可旋轉(zhuǎn)地支承中空軸27的圓筒形軸 承座29、其上安裝該軸承座29的支承板32、可與支承板32—起移動的可動 板33、與可動板33相連的滾珠絲杠b2、以及適于使?jié)L珠絲杠b2旋轉(zhuǎn)的馬達(dá) m2。可動板33經(jīng)由線性引導(dǎo)件35與分隔板14的下表面相連，因而可動板33 可以沿著平行于晶片臺23的上表面的方向移動。軸承座29延伸穿過形成于 分隔板14中的通孔17。用于使中空軸27旋轉(zhuǎn)的上述馬達(dá)ml安裝在支承板32 上。通過這些配置，當(dāng)馬達(dá)m2使?jié)L珠絲杠b2旋轉(zhuǎn)時，可動板33、軸承座29 和中空軸27沿著線性引導(dǎo)件35的縱向移動。因此，晶片臺23沿著平行于其 上表面的方向移動。在圖6中，通過臺移動機(jī)構(gòu)30實(shí)現(xiàn)的晶片臺23的運(yùn)動方 向由箭頭X表示。如圖6所示，槽口拋光單元40包括拋光帶41、將拋光帶41壓靠在晶片W 的槽口部分V上的拋光頭42、向拋光頭42供給拋光帶41的供給巻軸45a以及 重繞已經(jīng)供給至拋光頭42的拋光帶41的重繞巻軸45b。供給巻軸45a和重繞 巻軸45b容納在設(shè)置于殼體ll上的巻軸室46中。供給巻軸45a和重繞巻軸45b 被固定就位(固定在適宜的位置上)。拋光頭42中具有帶傳送機(jī)構(gòu)43。該帶傳送機(jī)構(gòu)43包括帶傳送輥和保持 輥。拋光帶41被插入于帶傳送輥和保持輥之間，同時帶傳送輥旋轉(zhuǎn)，以傳 送拋光帶41。拋光帶41通過帶傳送機(jī)構(gòu)43從供給巻軸45a中拉出，并且通過導(dǎo)輥57a被引導(dǎo)至拋光頭42。拋光頭42可操作，以使拋光帶41的拋光表面與 晶片W的槽口部分V接觸。在接觸槽口部分V后，拋光帶41經(jīng)由導(dǎo)輥57b被 重繞巻軸重新巻繞。如圖6所示，拋光液供給噴嘴58設(shè)置在晶片W的上方和 下方，從而能夠?qū)伖庖?通常為純水)或冷卻水供給到晶片W和拋光帶 41之間的接觸部分上。拋光頭42中設(shè)置有導(dǎo)輥57c， 57d， 57e， 57fSl57g，以引導(dǎo)拋光帶41的 行進(jìn)方向。拋光頭42被構(gòu)造成進(jìn)行搖擺運(yùn)動(振動運(yùn)動)，其樞轉(zhuǎn)點(diǎn)落在導(dǎo) 輥57c的下端點(diǎn)Cn (即導(dǎo)輥57c的外周表面的最下端)上。更確切地說，通 過擺動機(jī)構(gòu)，拋光頭42圍繞導(dǎo)輥57c上的點(diǎn)Cn轉(zhuǎn)過預(yù)定角度，下文將對此進(jìn) 行描述。在下面的描述中，導(dǎo)輥57c的下端點(diǎn)Cn將被稱作樞轉(zhuǎn)點(diǎn)(搖擺運(yùn)動 的中心)Cn。圖8為示出了擺動機(jī)構(gòu)的平面圖，圖9A至9D為分別示出了沿圖8中線 IX-IX剖開的橫截面圖的視圖。如圖8所示，擺動機(jī)構(gòu)包括與其上固定拋光頭42的擺動臂60、支承擺動 臂60的支承臂62、將擺動臂60和支承臂62彼此相連的連接臂67、以及用于 使擺動臂60擺動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括帶有偏心軸61a的凸輪軸(曲 柄軸)61、固定在凸輪軸61上的凸輪65和作為用于使凸輪軸61旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動 源的馬達(dá)M1。拋光頭42安裝在擺動臂60的一端，凸輪軸61設(shè)置在該擺動臂60的另一 端。連接軸67固定在擺動臂60上，并由安裝在支承臂62上的軸承64A可旋轉(zhuǎn) 地支承，因而擺動臂60可圍繞連接軸67旋轉(zhuǎn)。上述樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn被定位于連接 軸67的中心軸線Ln上。馬達(dá)M1固定在支承臂62上，馬達(dá)M1的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由 皮帶輪pll， pl2和皮帶bl0與凸輪軸61相連。凸輪軸61由安裝在支承臂62上 的軸承64B可旋轉(zhuǎn)地支承。凸輪軸61的偏心軸61a相對于軸承64B的中心軸 線偏心。凸輪65安裝在偏心軸61a的頂端。凸輪65裝配到擺動臂60的U形部 分的凹槽66中(參見圖9A)。隨著馬達(dá)M1被供能，經(jīng)由皮帶輪pll， pl2和皮帶M0使凸輪軸61旋轉(zhuǎn)。 由于偏心軸61a在其中心軸線偏離軸承64B的中心軸線的情況下偏心地旋 轉(zhuǎn)，凸輪65也偏心地旋轉(zhuǎn)。如圖9A至9D所示，凸輪65在凹槽66中的偏心旋 轉(zhuǎn)導(dǎo)致擺動臂60進(jìn)行關(guān)于連接軸67的中心軸線的搖擺運(yùn)動。如上所述，如圖6所示，連接軸67的中心軸線Ln與樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn對準(zhǔn)。因此，安裝在擺動臂 60的頂端上的拋光頭42進(jìn)行關(guān)于樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn的搖擺運(yùn)動。在本說明書中，搖 擺運(yùn)動指圍繞著一點(diǎn)(本實(shí)施例中為樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn)交替地沿順時針方向和逆時針方向旋轉(zhuǎn)一定的角度。如圖8所示，支承臂62可圍繞固定于其上的支承軸90旋轉(zhuǎn)，因而拋光頭 42和擺動機(jī)構(gòu)一體地相對于晶片W的表面傾斜。支承軸90沿著平行于連接 軸67的方向延伸，并且由安裝在固定部件95上的軸承91可旋轉(zhuǎn)地支承。支 承軸卯經(jīng)由皮帶輪p13， pl4和皮帶bll與用作驅(qū)動源的馬達(dá)M2相連。拋光 點(diǎn)(拋光帶41和晶片W之間的接觸點(diǎn))位于支承軸90的中心軸線Lt上。因 此，拋光頭42和擺動機(jī)構(gòu)通過由馬達(dá)M2驅(qū)動的支承軸卯的旋轉(zhuǎn)圍繞拋光點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(即傾斜)。在本實(shí)施例中，用于使拋光頭42傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)由支承軸 90、皮帶輪pl3， p14、皮帶bll和馬達(dá)M2構(gòu)成。如圖9A至9C所示，拋光頭42沿順時針方向的旋轉(zhuǎn)角e等于沿逆時針方 向的旋轉(zhuǎn)角e。更確切地說，拋光頭42從基準(zhǔn)線Lr開始沿順時針方向和逆時 針方向轉(zhuǎn)動相同的角度e。所述基準(zhǔn)線Lr被定義為與連接軸67d的中心軸線 Ln和支承軸90的中心軸線Lt以直角相交的直線。即使當(dāng)拋光頭42通過傾斜 機(jī)構(gòu)傾斜時，拋光頭42的搖擺運(yùn)動也良好地執(zhí)行。圖10A至10C為示出了拋光頭42的傾斜運(yùn)動的視圖。更確切地說，圖10A 示出了拋光頭42的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn與晶片W的中心Cw對準(zhǔn)的狀態(tài)，圖10B示出了 拋光頭42向上傾斜的狀態(tài)，圖10C示出了拋光頭42向下傾斜的狀態(tài)。由于擺動臂60和拋光頭42與支承臂62—起傾斜，不論拋光頭42的傾斜 角度如何，搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn始終定位在拋光頭42中。因此，即使當(dāng)拋 光頭42傾斜時，拋光頭42仍可進(jìn)行圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn的搖擺運(yùn)動。不論拋光頭 42傾斜的角度如何，在該搖擺運(yùn)動中，拋光頭42以相同的角度進(jìn)行圍繞樞 轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn的順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)。從供給巻軸45a供給的拋光帶41由導(dǎo)輥57a和導(dǎo)輥57c弓|導(dǎo)，從而經(jīng)由樞 轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn延伸到設(shè)置在拋光頭42的前端的導(dǎo)輥57d和導(dǎo)輥57e處。導(dǎo)輥57d設(shè)置 在導(dǎo)輥57e的上方。拋光帶41的行進(jìn)方向由導(dǎo)輥57d和導(dǎo)輥57e引導(dǎo)，因而拋 光帶41接觸晶片W。供給巻軸45a和重繞巻軸45b與為拋光帶41提供適宜張力的圖中未示出 的馬達(dá)相連，因而拋光帶41不會松弛。帶傳送機(jī)構(gòu)43可操作，以將拋光帶 41以恒定的速度從供給巻軸45a傳送到重繞巻軸45b。帶傳送速度為每分鐘 幾毫米至幾十毫米。另一方面，拋光頭42的擺動速度為每分鐘幾百次的高 速。因此，相對于拋光頭42的擺動速度，帶傳送速度實(shí)際上可以忽略不計。拋光帶41可以包括具有拋光面的基膜，其中諸如金剛石顆?；騍iC顆粒 的磨粒附著在該拋光面上。根據(jù)所要求的晶片類型和拋光性能來選擇附著 在拋光帶41上的磨粒。例如，磨粒可以為平均直徑(粒徑)在0.1nm至5.0nm 范圍內(nèi)的金剛石顆?；騍iC顆粒。拋光帶42可以為不帶磨粒的帶形拋光布?；た梢园ㄓ扇嵝圆牧现瞥傻谋∧?，所述柔性材料例如為聚酯、聚氨酯 或聚對苯二甲酸乙二醇酯。接下來，將對具有上述結(jié)構(gòu)的拋光裝置的操作進(jìn)行描述。晶片W由圖 中未示出的晶片傳送機(jī)構(gòu)經(jīng)由開口12傳送到殼體11中。晶片夾緊機(jī)構(gòu)80從 晶片傳送機(jī)構(gòu)的操作手73 (參見圖7)接收晶片W，并通過第一和第二夾爪 81， 82夾緊晶片W。在第一和第二夾爪81, 82接收到晶片W后，晶片傳送 機(jī)構(gòu)的操作手73離開殼體11，然后關(guān)閉閘板13。晶片夾緊機(jī)構(gòu)80向下移動， 以使晶片W下降，并將晶片W放置到晶片臺23的上表面上。然后，圖中未 示出的真空泵運(yùn)行，以將晶片W吸附到晶片臺23的上表面上。保持晶片W的晶片臺23通過臺移動機(jī)構(gòu)30移動到拋光頭42附近的位置 處。馬達(dá)ml被供能，以使晶片臺23旋轉(zhuǎn)，從而使晶片W的槽口部分V面對 拋光頭42。然后，從拋光液供給噴嘴58向晶片W供給拋光液。在所供給的 拋光液的流量達(dá)到預(yù)定值后，通過臺移動機(jī)構(gòu)30移動晶片W，直到晶片W 與拋光帶41接觸。接下來，擺動機(jī)構(gòu)運(yùn)行，以使拋光頭42進(jìn)行搖擺運(yùn)動。 結(jié)果是，拋光帶41在垂直于晶片W的表面的方向上振動(擺動)，并且拋光 帶41的拋光面與槽口部分V滑動接觸。通過這種方式，晶片W的槽口部分V 被拋光。此外，拋光頭42被傾斜，以使得拋光帶41以變化的角度接觸晶片 W，從而使得整個槽口部分V從其上表面到其下表面均被拋光。圖11A至11C為分別示出了圖6所示拋光裝置的一部分的視圖。下面參 照圖11A至11C描述當(dāng)拋光頭42進(jìn)行搖擺運(yùn)動時拋光頭42、供給巻軸45a和 重繞巻軸45b的運(yùn)行情況。在圖11A至11C中，附圖標(biāo)記A和B分別表示附著于供給巻軸45a和重繞巻軸45b上的拋光帶41上的特定點(diǎn)。如上所述，相對 于拋光頭42的搖擺運(yùn)動的速度，拋光帶41的傳送速度實(shí)際上可以忽略不計。 因此，下面的描述假定拋光帶41的傳送速度為零。圖llA示出了樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn與晶片W的中心線(沿厚度方向的中心)Cw位 于同一平面中的狀態(tài)。如箭頭所示，拋光頭42圍繞位于拋光頭42中的樞轉(zhuǎn) 點(diǎn)Cn進(jìn)行搖擺運(yùn)動。因此，不論拋光頭42是否進(jìn)行搖擺運(yùn)動，供給巻軸45a 與樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn之間的距離始終恒定不變。圖11B示出了在搖擺運(yùn)動期間拋光頭42的前端向上移動的狀態(tài)。在向上 運(yùn)動期間，供給巻軸45a和位于樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn上的導(dǎo)輥57c之間的拋光帶41的長 度基本不變。位于導(dǎo)輥57c和設(shè)置于拋光頭42的前端的導(dǎo)輥57d之間的拋光 帶41的長度也基本不變。因此，從圖11A和11B中可以看出，位于供給巻軸 一側(cè)的點(diǎn)A基本上停留在其原始位置上，而位于重繞巻軸一側(cè)的點(diǎn)B則略微 移動。圖11C示出了在搖擺運(yùn)動期間拋光頭42的前端向下移動的狀態(tài)。在該向 下運(yùn)動期間，供給巻軸45a與位于樞轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn上的導(dǎo)輥57c之間的拋光帶41的 長度基本不變。位于導(dǎo)輥57c和導(dǎo)輥57d之間的拋光帶41的長度也基本不變。 因此，從圖11A和11C中可以看出，位于供給巻軸一側(cè)的點(diǎn)A基本上停留在 其原始位置上，而位于重繞巻軸一側(cè)的點(diǎn)B則略微移動。如圖11B和11C所示，在拋光頭42的前端，拋光頭42的搖擺運(yùn)動提供了 晶片W與拋光帶41之間的相對運(yùn)動。在該運(yùn)動期間，拋光帶41上的點(diǎn)A的位 置基本不變。因?yàn)閽伖鈳?1由帶傳送機(jī)構(gòu)43夾持，對拋光性能而言很重要的拋光帶 41的張力在帶傳送機(jī)構(gòu)43和供給巻軸45a之間的區(qū)域中被保持。因此，位于 重繞巻軸一側(cè)的導(dǎo)輥57飾57g被優(yōu)選地布置，以使得導(dǎo)輥57飾57g不會對拋 光帶41的重繞造成不利影響。例如，將導(dǎo)輥57fS]57g布置在這樣的位置上， 以使得拋光帶41既不太過松弛，也不會脫離導(dǎo)輥。為了減小重繞巻軸一側(cè) 的點(diǎn)B的運(yùn)動，優(yōu)選將導(dǎo)輥57訝卩57g設(shè)置成使得拋光帶41經(jīng)由盡可能靠近樞 轉(zhuǎn)點(diǎn)Cn的特定點(diǎn)返回重繞巻軸45b。在拋光頭142與供給巻軸45a和重繞巻軸45b之間的區(qū)域中，拋光帶41很 難移動或只能略微移動。因此，與導(dǎo)致重復(fù)地重繞和拉動拋光帶的傳統(tǒng)線性往復(fù)運(yùn)動相比，拋光帶41的張力能夠穩(wěn)定。即使在高速地進(jìn)行搖擺運(yùn)動 的情況下，當(dāng)拋光頭42轉(zhuǎn)換其運(yùn)動方向時，也不會在拋光帶41上施加過大 的張力。因此，可以獲得穩(wěn)定的拋光性能。此外，不可能發(fā)生拋光帶41被 拉斷或拉長(永久變形)的情況。另外，拋光帶41的張力不會變?yōu)榱?，?且拋光帶41不會松弛。圖12是一圖表，示出了當(dāng)拋光頭進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動(現(xiàn)有技術(shù))和搖 擺運(yùn)動(本發(fā)明)時施加于拋光帶上的張力的測量結(jié)果的實(shí)例。橫軸表示 時間，縱軸表示相對于預(yù)設(shè)張力(將其作為100%)拋光帶的實(shí)際張力的百 分?jǐn)?shù)。利用市場上可購買到的張力傳感器測量該張力。圖12示出了在以每分鐘300個循環(huán)的方式進(jìn)行拋光頭的線性往復(fù)運(yùn)動 和搖擺運(yùn)動的條件下測試所獲得的數(shù)據(jù)。從圖12中可以看出，由于重復(fù)地 拉動和重繞拋光帶，線性往復(fù)運(yùn)動中的張力產(chǎn)生很大的波動。這不僅僅是 是因?yàn)榫€性往復(fù)運(yùn)動的方向轉(zhuǎn)換的影響，而且因?yàn)橛蓪?dǎo)輥的旋轉(zhuǎn)方向的變 化導(dǎo)致的滾動摩擦的影響。另一方面，從圖12中可以看出，在根據(jù)本發(fā)明 的搖擺運(yùn)動中，張力不會產(chǎn)生大的波動且很穩(wěn)定。這是因?yàn)閽伖忸^42的搖 擺運(yùn)動幾乎不導(dǎo)致拋光帶41運(yùn)動。因此，帶的拉動和重繞操作以及導(dǎo)輥的滾動摩擦不會對拋光帶的張力造成影響。在以每分鐘500個循環(huán)的方式進(jìn)行拋光頭的線性往復(fù)運(yùn)動和搖擺運(yùn)動的條件下進(jìn)行進(jìn)一步的測試。該測試表明線性往復(fù)運(yùn)動導(dǎo)致帶張力出現(xiàn)大 的波動，而搖擺運(yùn)動仍然幾乎不會導(dǎo)致帶張力的波動。該測試結(jié)果證實(shí)拋 光帶和晶片之間的相對速度可以增大，并且因此可以顯著提高去除速率。此外，還測量了去除其上具有100nm厚的氧化膜的硅晶片的槽口部分 上的氧化膜所需的時間。結(jié)果是，進(jìn)行線性往復(fù)運(yùn)動的傳統(tǒng)拋光頭需要28 秒。另一方面，進(jìn)行搖擺運(yùn)動的拋光頭只需15秒便完全去除了氧化膜。這 些測試在拋光頭以每分鐘300個循環(huán)的方式運(yùn)行的條件下進(jìn)行。當(dāng)拋光頭以 每分鐘500個循環(huán)的方式進(jìn)行搖擺運(yùn)動時，仍然能夠獲得穩(wěn)定的晶片拋光。 在這種情況下，至多需要10秒便可以完全去除氧化膜。此外，檢査測試結(jié) 果表明，很少在被拋光的表面上形成深的劃痕。這似乎可歸因于張力的波 動很小并且在波動峰值處未施加大的負(fù)載。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以高速地進(jìn)行搖擺運(yùn)動，同時保持穩(wěn)定的 拋光性能。因此，單位時間的去除量、即去除速率可以增大，并且結(jié)果是， 可以提高拋光裝置的產(chǎn)量。前面關(guān)于實(shí)施例的描述被提供，以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并 使用本發(fā)明。此外，對這些實(shí)施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言 是顯而易見的，這里限定的基本原則和特定實(shí)例可以應(yīng)用于其它實(shí)施例。 因此，本發(fā)明不局限于這里所述的實(shí)施例，而是應(yīng)賦予由權(quán)利要求及其等 同物限定的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過在拋光帶和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋光裝置，所述裝置包括保持工件的保持部分；使拋光帶與工件接觸的拋光頭；向所述拋光頭供給拋光帶的供給卷軸；使已經(jīng)接觸過工件的拋光帶重繞的重繞卷軸；以及使所述拋光頭進(jìn)行搖擺運(yùn)動的擺動機(jī)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光裝置，其特征在于，所述拋光帶經(jīng)由所 述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)從所述供給巻軸延伸到所述工件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光裝置，其特征在于，所述搖擺運(yùn)動的樞 轉(zhuǎn)點(diǎn)被定位在所述拋光頭中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拋光裝置，其特征在于 所述工件包括其周邊中形成有槽口部分的半導(dǎo)體晶片；以及 所述拋光頭使所述拋光帶與所述槽口部分接觸。
5. —種通過在拋光工具和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋 光裝置，所述裝置包括-保持工件的保持部分； 使拋光工具與工件接觸的拋光頭； 使所述拋光頭進(jìn)行搖擺運(yùn)動的擺動機(jī)構(gòu)；以及使所述拋光頭和所述擺動機(jī)構(gòu)相對于所述工件的表面傾斜的傾斜機(jī)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光裝置，其特征在于 所述拋光工具包括拋光帶；所述拋光裝置還包括向所述拋光頭供給拋光帶的供給巻軸以及使已經(jīng) 接觸過工件的拋光帶重繞的重繞巻軸；以及所述拋光帶經(jīng)由所述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)從所述供給巻軸延伸 到所述工件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拋光裝置，其特征在于所述擺動機(jī)構(gòu)包括(i) 擺動臂，所述拋光頭固定在該擺動臂上，(ii) 經(jīng)由連接軸與所述擺動臂可旋轉(zhuǎn)地相連的支承臂，以及(iii) 使所述擺動臂進(jìn)行搖擺運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中所述搖擺運(yùn)動的 樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位于所述連接軸的中心軸線上；并且所述傾斜機(jī)構(gòu)包括(i) 支承所述支承臂的可旋轉(zhuǎn)支承軸，以及(ii) 使所述支承軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的拋光裝置，其特征在于，所述連接軸與所述支承軸彼此平行地布置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的拋光裝置，其特征在于，所述拋光頭的搖擺 運(yùn)動包括使所述拋光頭從一基準(zhǔn)線開始交替地沿順時針方向和逆時針方向 轉(zhuǎn)過相同的角度，所述基準(zhǔn)線與所述連接軸的中心軸線和所述支承軸的中 心軸線以直角相交。
10. —種通過在拋光帶和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋光方法，所述方法包括 保持工件；通過拋光頭使拋光帶與工件接觸，同時從供給巻軸向拋光頭供給拋光帶；以及擺動拋光頭。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的拋光方法，其特征在于，所述拋光帶經(jīng)由 所述拋光頭的搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)從所述供給巻軸延伸到所述工件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的拋光方法，其特征在于，所述搖擺運(yùn)動的 樞轉(zhuǎn)點(diǎn)被定位在所述拋光頭中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的拋光方法，其特征在于 所述工件包括其周邊中形成有槽口部分的半導(dǎo)體晶片；以及 通過拋光頭使拋光帶與工件接觸的步驟包括通過拋光頭使所述拋光帶與所述槽口部分接觸。
14. 一種通過在拋光帶和工件之間提供相對運(yùn)動對工件進(jìn)行拋光的拋 光方法，所述方法包括保持工件；通過拋光頭使拋光帶與工件接觸； 擺動拋光頭；以及在擺動拋光頭的同時，使拋光頭相對于工件的表面傾斜。 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的拋光方法，其特征在于所述拋光工具包括拋光帶；以及所述擺動拋光頭的步驟包括擺動拋光頭，同時經(jīng)由拋光頭的搖擺運(yùn)動 的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)將所述拋光帶傳送至所述工件。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的拋光裝置適用于對諸如半導(dǎo)體晶片的襯底的周邊進(jìn)行拋光。該拋光裝置包括保持工件的保持部分、使拋光帶與工件接觸的拋光頭、向所述拋光頭供給拋光帶的供給卷軸、使已經(jīng)接觸過工件的拋光帶重繞的重繞卷軸、以及使所述拋光頭進(jìn)行搖擺運(yùn)動的擺動機(jī)構(gòu)，其中所述搖擺運(yùn)動的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)位于預(yù)定點(diǎn)上。
文檔編號B24B21/12GK101332580SQ200810128588
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者伊藤賢也, 草宏明, 関正也, 高橋圭瑞 申請人:株式會社荏原制作所