專利名稱：拋光設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光設(shè)備，特別涉及用于將襯底例如半導(dǎo)體晶片拋光成平的鏡面精加工件的拋光設(shè)備。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，半導(dǎo)體裝置變得更加集成化，并且半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。另外，用于邏輯系統(tǒng)的多層相互連接件中的層數(shù)也增加了。因此，半導(dǎo)體裝置表面上的不規(guī)則部分增多，從而半導(dǎo)體裝置表面上的階梯高度趨于變大。這是因?yàn)椋诎雽?dǎo)體裝置制造過(guò)程中，首先在半導(dǎo)體裝置上形成薄膜，然后在半導(dǎo)體裝置上進(jìn)行顯微機(jī)械加工工序，例如形成圖案或孔，并且重復(fù)這些工序以便在半導(dǎo)體設(shè)備上形成后續(xù)的薄膜。當(dāng)半導(dǎo)體裝置表面上的不規(guī)則部分?jǐn)?shù)目增大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題。當(dāng)薄膜在半導(dǎo)體裝置上形成時(shí)，具有階梯的部分處形成的薄膜的厚度變得相對(duì)較小。另外，可能會(huì)因?yàn)閿嚅_(kāi)而形成斷路，或者由于相互連接層之間的絕緣不充分而造成短路。因此，就不能得到優(yōu)良的產(chǎn)品，產(chǎn)量也往往會(huì)降低。另外，即使半導(dǎo)體裝置最初工作正常，在長(zhǎng)期使用之后半導(dǎo)體裝置的可靠性也會(huì)降低。在平版印刷過(guò)程曝光的時(shí)候，如果照射表面缺陷，那么曝光系統(tǒng)中的鏡頭單元就會(huì)局部未聚焦。因此，如果半導(dǎo)體裝置表面上的不規(guī)則度增大，就會(huì)變得很難在半導(dǎo)體裝置上形成本身精細(xì)的圖案。另外，隨著近年來(lái)半導(dǎo)體裝置變得更加高度集成化，電路相互連接件變得越來(lái)越精細(xì)并且它們之間的距離也變得越小。對(duì)于至多可以為0. 5μπι寬的相互連接件的光刻而言，需要其表面盡可能平整，因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的聚焦深度相對(duì)較小，其中在該表面上通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(stepper)來(lái)聚焦圖案圖像。因此，在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，使半導(dǎo)體裝置的表面平面化越來(lái)越變得重要了。最重要的平面化技術(shù)之一是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。因此，已經(jīng)應(yīng)用了用于使半導(dǎo)體晶片的表面平面化的化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備。在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備中，在其中含有磨粒例如硅 (Si02)的拋光液供給到拋光表面例如拋光墊上的同時(shí)，襯底例如半導(dǎo)體晶片就與拋光表面滑動(dòng)接觸，由此來(lái)拋光襯底。這類拋光設(shè)備包括具有通過(guò)拋光墊形成的拋光表面的拋光工作臺(tái)，以及用于夾持襯底例如半導(dǎo)體晶片被稱作頂環(huán)(top ring)(襯底夾持裝置)的襯底夾持裝置。當(dāng)使用這種拋光設(shè)備拋光半導(dǎo)體晶片時(shí)，半導(dǎo)體晶片就在頂環(huán)的預(yù)定壓力下被夾持著并且壓在拋光工作臺(tái)上。這時(shí)，拋光工作臺(tái)和頂環(huán)相對(duì)于彼此移動(dòng)從而使半導(dǎo)體晶片與拋光表面滑動(dòng)接觸，以便將半導(dǎo)體晶片的表面拋光成具有平的鏡面光潔度。在這種拋光設(shè)備中，拋光墊具有彈性從而施加到半導(dǎo)體晶片周邊部分上的彈性擠壓力趨于非均勻化。因此，半導(dǎo)體晶片在周邊部分處可能會(huì)過(guò)度拋光從而導(dǎo)致邊緣變圓。為了防止這種邊緣變圓，已經(jīng)應(yīng)用了具有卡環(huán)的頂環(huán)，用于夾持半導(dǎo)體晶片的側(cè)邊部分并且擠壓位于半導(dǎo)體晶片周邊部分外部的拋光表面。另外，當(dāng)拋光設(shè)備應(yīng)用由樹(shù)脂形成的拋光墊時(shí)，拋光墊會(huì)由于修整和拋光而產(chǎn)生磨損。在這種情形下，為了防止頂環(huán)夾持的半導(dǎo)體晶片表面上的表面壓力分布發(fā)生改變，在拋光過(guò)程中夾持半導(dǎo)體晶片的頂環(huán)表面和拋光墊之間應(yīng)該保持恒定的距離。當(dāng)設(shè)置了夾持半導(dǎo)體晶片的周邊部分的卡環(huán)時(shí)，卡環(huán)會(huì)根據(jù)拋光過(guò)程發(fā)生磨損。當(dāng)卡環(huán)由此磨損時(shí)，拋光期間也應(yīng)該在夾持半導(dǎo)體晶片的頂環(huán)表面和拋光墊之間保持恒定的距離。為了確定在上述拋光設(shè)備中是否在正常進(jìn)行拋光處理，需要監(jiān)視擠壓半導(dǎo)體晶片的擠壓力、拋光液的濃度和流速。然而，例如還需要多種設(shè)備例如成分分析儀和顆粒尺寸分布測(cè)量設(shè)備來(lái)監(jiān)視拋光液。因此，就提高了拋光設(shè)備的成本。另外，由于拋光墊和卡環(huán)的磨損，拋光外形也會(huì)發(fā)生改變。因此，僅僅監(jiān)視擠壓力和拋光液并不能充分保證拋光過(guò)程在正常進(jìn)行。另外，傳統(tǒng)的卡環(huán)配置成順著卡環(huán)的圓周方向沿著它的總長(zhǎng)度均一地?cái)D壓拋光表面。然而，如上所述，因?yàn)橛糜谔峁伖獗砻娴膾伖鈮|是彈性的，所以拋光墊發(fā)生彈性變形從而在卡環(huán)的最外部分處產(chǎn)生了急劇增大的阻力，該部分沿著拋光工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向位于上游。因此，卡環(huán)沿著拋光工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)方向在下游被擠壓從而導(dǎo)致卡環(huán)發(fā)生傾斜。在傳統(tǒng)的拋光設(shè)備中，當(dāng)卡環(huán)由此發(fā)生傾斜時(shí)，就增大卡環(huán)擠壓拋光表面的壓力來(lái)防止半導(dǎo)體晶片與頂環(huán)發(fā)生分離。另外，由于卡環(huán)的傾斜導(dǎo)致的拋光外形的非均一性隨著半導(dǎo)體晶片旋轉(zhuǎn)的均衡化而增大。然而，傳統(tǒng)的卡環(huán)很難提高拋光墊的溫度和拋光外形的可控性。因此，為了進(jìn)一步提高拋光墊溫度和拋光外形的可控性，需要控制卡環(huán)沿著卡環(huán)的圓周方向擠壓拋光表面的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上面的缺陷形成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的第一目的是提供一種拋光設(shè)備，它可以拋光襯底，同時(shí)，即使拋光表面或者用于夾持襯底周邊部分的卡環(huán)發(fā)生磨損時(shí)也可以在襯底和拋光表面之間保持恒定的距離。本發(fā)明的第二目的是提供一種拋光設(shè)備，其中連接至頂環(huán)的彈性隔膜可以很容易地替換。本發(fā)明的第三目的是提供一種拋光設(shè)備，它可以很容易并且使用較低的成本確定拋光是否正常地進(jìn)行。本發(fā)明的第四目的是提供一種拋光設(shè)備，它能夠控制壓力，卡環(huán)在該壓力下沿著卡環(huán)的圓周方向擠壓拋光表面。依照本發(fā)明的第一方面提供了一種拋光設(shè)備，它可以拋光襯底，同時(shí)，即使拋光表面或者用于夾持襯底周邊部分的卡環(huán)發(fā)生磨損時(shí)也可以在襯底和拋光表面之間保持恒定的距離。拋光設(shè)備具有拋光表面、用于夾持襯底的頂環(huán)、可操作地沿垂直方向移動(dòng)頂環(huán)的垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、當(dāng)頂環(huán)的下表面或者由頂環(huán)夾持的襯底的下表面與拋光表面接觸時(shí)可以操作來(lái)檢測(cè)頂環(huán)位置的位置檢測(cè)器、以及可操作地基于位置檢測(cè)器檢測(cè)到的位置來(lái)計(jì)算頂環(huán)拋光襯底的最佳位置的位置計(jì)算器。垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可操作地將頂環(huán)移動(dòng)到位置計(jì)算器所計(jì)算出的最佳位置的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。使用上面的配置，即使由于拋光而使拋光表面發(fā)生磨損，拋光期間也可以在頂環(huán)和拋光表面之間保持恒定的距離。因此，頂環(huán)夾持的襯底的表面壓力就可以均勻地形成。另外，使用運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，頂環(huán)可以精確地移動(dòng)到墊搜索過(guò)程所計(jì)算的最佳位置，該過(guò)程將在后面描述。因此，襯底可以在一種狀態(tài)中被拋光，這樣就可以在拋光表面和拋光表面之間保持恒定的距離。位置檢測(cè)器可以包括用于檢測(cè)頂環(huán)位置的距離測(cè)量傳感器。在這種情形下，拋光設(shè)備可以還包括用于修整拋光表面的修整器，和在修整器與拋光表面接觸從而獲得拋光表面的高度變化時(shí)用于檢測(cè)修整器的位置的距離測(cè)量傳感器。垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可操作地移動(dòng)頂環(huán)，以便頂環(huán)的位置可以跟隨拋光表面高度的變化。用于每個(gè)拋光處理的修整期間，距離測(cè)量傳感器可以設(shè)置在修整器軸上用于測(cè)量拋光表面(拋光墊)的磨損量。希望垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于沿垂直方向移動(dòng)頂環(huán)的滾珠絲桿和用于操作滾珠絲桿的電動(dòng)機(jī)。在這種情形下，還希望電動(dòng)機(jī)包括交流伺服電動(dòng)機(jī)。使用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可以通過(guò)編碼器對(duì)電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)目計(jì)數(shù)從而計(jì)算頂環(huán)垂直移動(dòng)的距離。因此，可以基于計(jì)算的距離得到頂環(huán)的位置。希望電動(dòng)機(jī)具有最大電流以便拋光期間電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于頂環(huán)的下表面或者頂環(huán)夾持的襯底的下表面接觸拋光表面時(shí)的轉(zhuǎn)矩。最大電流可以在頂環(huán)的下表面或者頂環(huán)夾持的襯底的下表面接觸拋光表面之前減小。位置檢測(cè)器可以包括電流檢測(cè)器，該電流檢測(cè)器可操作地檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流，并且基于電動(dòng)機(jī)電流的變化確定頂環(huán)的下表面或者頂環(huán)夾持的襯底的下表面何時(shí)接觸拋光表面。當(dāng)頂環(huán)的位置通過(guò)位置檢測(cè)器檢測(cè)時(shí)，虛擬晶片可以通過(guò)頂環(huán)夾持作為襯底。依照本發(fā)明的第二方面，提供了一種拋光設(shè)備，它可以拋光襯底，同時(shí)，即使拋光表面或者用于夾持襯底周邊部分的卡環(huán)發(fā)生磨損時(shí)也可以在襯底和拋光表面之間保持恒定的距離。拋光設(shè)備具有拋光表面、用于夾持襯底的頂環(huán)、用于向拋光表面供給拋光液的拋光液供給噴嘴、用于向拋光表面射出氣體從而從拋光表面的測(cè)量部分移走拋光液的噴嘴、 以及用于檢測(cè)測(cè)量部分處拋光表面的位置的距離測(cè)量傳感器。使用上面的配置，通過(guò)射出氣體拋光液可以從測(cè)量部分處的拋光表面移走。激光或者超聲波可以從距離測(cè)量傳感器施加到測(cè)量部分處的拋光表面。因此，激光或者超聲波并不在拋光液或者拋光表面上的水上發(fā)生反射。因此，可以精確地檢測(cè)到距離拋光表面的距離。因此，就可以基于與拋光墊表面的距離來(lái)保持襯底和拋光表面之間的恒定距離。依照本發(fā)明的第三方面，提供了一種拋光設(shè)備，它可以拋光襯底，同時(shí)，即使拋光表面或者用于夾持襯底周邊部分的卡環(huán)發(fā)生磨損時(shí)也可以在襯底和拋光表面之間保持恒定的距離。拋光設(shè)備具有拋光表面和用于夾持襯底的頂環(huán)。頂環(huán)具有用于夾持襯底的周邊部分的卡環(huán)?？ōh(huán)包括其中形成有壓力室的滾動(dòng)隔膜、用于向壓力室供給流體從而使?jié)L動(dòng)隔膜垂直地膨脹或者收縮的通道以及依照滾動(dòng)隔膜垂直地移動(dòng)的環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件與拋光表面接觸。使用上面的配置，即使卡環(huán)的環(huán)形構(gòu)件發(fā)生磨損，也僅僅只有卡環(huán)被降低。因此， 即使卡環(huán)的環(huán)形構(gòu)件發(fā)生磨損，也可以在頂環(huán)和拋光表面之間保持恒定的距離。另外，因?yàn)榭勺冃蔚臐L動(dòng)隔膜連接至與拋光表面接觸的環(huán)形構(gòu)件，所以沒(méi)有由于偏移負(fù)載產(chǎn)生彎矩。 因此，卡環(huán)生成的表面壓力就會(huì)均勻，并且卡環(huán)變成更可能跟隨拋光表面?？ōh(huán)可以還包括其中裝有滾動(dòng)隔膜的氣缸、設(shè)計(jì)成夾持氣缸上的滾動(dòng)隔膜的夾持器以及在氣缸內(nèi)部可以垂直地移動(dòng)的活塞?；钊B接至滾動(dòng)隔膜。依照本發(fā)明的第四方面，提供了一種拋光設(shè)備，其中連接至頂環(huán)的彈性隔膜可以很容易地替換。拋光設(shè)備具有拋光表面、用于夾持襯底的頂環(huán)和可沿垂直方向移動(dòng)的頂環(huán)軸。頂環(huán)連接至頂環(huán)軸。頂環(huán)包括連接至頂環(huán)軸的上部構(gòu)件、與襯底的至少一部分接觸的彈性隔膜、彈性隔膜連接的下部構(gòu)件和設(shè)計(jì)成可分離地將下部構(gòu)件固定向上部構(gòu)件的緊固構(gòu)件。在傳統(tǒng)的頂環(huán)中，當(dāng)連接至頂環(huán)的彈性隔膜替換時(shí)，需要從頂環(huán)軸上移走整個(gè)頂環(huán)。因此，需要麻煩的過(guò)程來(lái)替換彈性隔膜。依照本發(fā)明，因?yàn)閺椥愿裟みB接的下部構(gòu)件可以通過(guò)拆卸緊固件很容易地從上部構(gòu)件上移走，因此不需要從頂環(huán)軸上移走整個(gè)頂環(huán)來(lái)替換彈性隔膜。在這種情形下，頂環(huán)可以還包括設(shè)計(jì)成將彈性隔膜夾持在下部構(gòu)件上的夾持器。 夾持器具有鉤。頂環(huán)可以包括止動(dòng)器，它具有與夾持器的鉤接合的接合部分。止動(dòng)器可以是圓柱形。希望接合部分沿著止動(dòng)器的圓周方向部分地形成。還希望接合部分沿著止動(dòng)器的圓周方向逐漸變厚。使用這種配置，彈性隔膜可以很容易地從下部構(gòu)件上移走。因此，便于替換彈性隔膜。頂環(huán)可以還包括用于夾持襯底的周邊部分的卡環(huán)，和設(shè)計(jì)成防止拋光液導(dǎo)入卡環(huán)和上部構(gòu)件和/或下部構(gòu)件之間的密封構(gòu)件。依照本發(fā)明，襯底可以被拋光，同時(shí)，即使拋光表面或者用于夾持襯底周邊部分的卡環(huán)發(fā)生磨損時(shí)也可以在襯底和拋光表面之間保持恒定的距離。另外，連接至頂環(huán)的彈性隔膜可以很容易地替換。依照本發(fā)明的第五方面提供了一種拋光設(shè)備，它可以很容易并且使用較低的成本確定拋光是否正常地進(jìn)行。拋光設(shè)備具有包含拋光表面的拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處。拋光設(shè)備還具有用于修整拋光表面的修整器、用于檢測(cè)拋光設(shè)備中的至少一個(gè)部件的磨損的磨損檢測(cè)器、可操作地基于磨損檢測(cè)器的信號(hào)計(jì)算至少一個(gè)部件的磨損量并且對(duì)于拋光處理或者多組拋光處理基于磨損量確定拋光是否正常進(jìn)行的算術(shù)單元。依照本發(fā)明的第六方面提供了一種拋光設(shè)備，它具有包含拋光表面的拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處。卡環(huán)包括其中形成有壓力室的滾動(dòng)隔膜、用于向壓力室供給流體從而使?jié)L動(dòng)隔膜垂直地膨脹或者收縮的通道以及依照滾動(dòng)隔膜垂直地移動(dòng)的環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件與拋光表面接觸?？ōh(huán)還包括其中容納有滾動(dòng)隔膜的氣缸和能夠沿垂直方向膨脹和收縮的連接板。連接板連接氣缸和環(huán)形構(gòu)件以便蓋住它們之間的間隙。依照本發(fā)明的第七方面提供了一種拋光設(shè)備，它具有包含拋光表面的拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處。拋光設(shè)備還具有固定至頂環(huán)主體的環(huán)形薄板構(gòu)件、連接至環(huán)形薄層構(gòu)件的多個(gè)滑動(dòng)環(huán)以及固定至卡環(huán)的多個(gè)傳動(dòng)銷。傳動(dòng)銷插入到滑動(dòng)環(huán)中以便可以在滑動(dòng)環(huán)內(nèi)部滑動(dòng)。依照本發(fā)明的第八方面提供了一種拋光設(shè)備，它具有包含拋光表面的拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處。拋光設(shè)備還具有設(shè)置在頂環(huán)主體下部的彈性隔膜。彈性隔膜與襯底的至少一部分接觸。拋光設(shè)備包括蓋住彈性隔膜和卡環(huán)之間的間隙的密封構(gòu)件。依照本發(fā)明的第九方面提供了一種拋光設(shè)備，它具有包含拋光表面的拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處。拋光設(shè)備還具有可操作地從頂環(huán)主體接收襯底并且向頂環(huán)主體傳送襯底的推動(dòng)器以及用于檢測(cè)卡環(huán)的磨損的卡環(huán)磨損檢測(cè)器?？ōh(huán)磨損檢測(cè)器設(shè)置在推動(dòng)器中。依照本發(fā)明，可以基于部件的磨損量確定拋光是否正常進(jìn)行。因此，可以監(jiān)視拋光處理，而不需任何特殊的設(shè)備。因此，基于算術(shù)單元的斷定，可以保證拋光正常進(jìn)行。另外，設(shè)置在推動(dòng)器中的磨損檢測(cè)器可以直接測(cè)量卡環(huán)的磨損量從而獲得精確的磨損量。因此，可以更精確地確定拋光是否正常進(jìn)行。依照本發(fā)明的第十方面提供了一種拋光設(shè)備，它能夠控制壓力，卡環(huán)在該壓力下沿著卡環(huán)的圓周方向擠壓拋光表面。拋光設(shè)備具有拋光墊、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體和設(shè)計(jì)成擠壓拋光表面的卡環(huán)?？ōh(huán)設(shè)置在頂環(huán)主體的周邊部分處?？ōh(huán)包括壓力控制機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可操作地控制卡環(huán)擠壓拋光表面的壓力，從而沿著卡環(huán)的圓周方向生成非均勻的壓力分布。壓力控制機(jī)構(gòu)可以包括與拋光表面接觸的環(huán)形構(gòu)件、設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓環(huán)形構(gòu)件的多個(gè)壓力室、以及對(duì)于向多個(gè)壓力室供給壓力獨(dú)立受控的流體的多個(gè)通道?；蛘?， 壓力控制機(jī)構(gòu)可以包括下部環(huán)形構(gòu)件和上部環(huán)形構(gòu)件，其中下部環(huán)形構(gòu)件具有上部錐面和與拋光表面接觸的下表面，上部環(huán)形構(gòu)件具有與下部環(huán)形構(gòu)件的上部錐面接觸從而將施加給下部環(huán)形構(gòu)件的徑向力轉(zhuǎn)換成向下的力的下部錐面。另外，壓力控制機(jī)構(gòu)可以包括下部環(huán)形構(gòu)件和上部環(huán)形構(gòu)件，其中下部環(huán)形構(gòu)件具有上部錐面和與拋光表面接觸的下表面，上部環(huán)形構(gòu)件具有與下部環(huán)形構(gòu)件的上部錐面接觸從而將施加給下部環(huán)形構(gòu)件的徑向力轉(zhuǎn)換成向下的力的下部錐面，還包括設(shè)計(jì)成朝向拋光表面擠壓上部環(huán)形構(gòu)件的至少一個(gè)壓力室，還包括向至少一個(gè)壓力室供給壓力受控的流體的至少一個(gè)通道，以及與上部環(huán)形構(gòu)件接觸從而限制上部環(huán)形構(gòu)件的垂直運(yùn)動(dòng)的約束構(gòu)件。壓力控制機(jī)構(gòu)可操作地依照頂環(huán)主體的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制卡環(huán)擠壓拋光表面的壓力，從而在靜止系統(tǒng)中產(chǎn)生恒定的非均勻的壓力分布。壓力控制機(jī)構(gòu)可操作地控制卡環(huán)擠壓拋光表面的壓力，以便位于拋光表面的旋轉(zhuǎn)方向下游的部分受到的壓力高于位于拋光表面的旋轉(zhuǎn)方向上游的部分。依照本發(fā)明，壓力控制機(jī)構(gòu)可以沿著卡環(huán)的圓周方向產(chǎn)生非均勻的壓力分布。例如，可以控制卡環(huán)擠壓拋光表面的壓力，以便使位于拋光表面的旋轉(zhuǎn)方向下游的部分受到的壓力高于位于拋光表面的旋轉(zhuǎn)方向上游的部分。從本發(fā)明的連同顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖的下列詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更顯而易見(jiàn)。


圖1是顯示依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的拋光設(shè)備的示意圖；圖2是顯示圖1中所示拋光設(shè)備在執(zhí)行墊搜索過(guò)程時(shí)的示意圖；圖3是顯示圖1中所示拋光設(shè)備在拋光半導(dǎo)體晶片時(shí)的示意圖；圖4是顯示依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的拋光設(shè)備的示意圖；圖5是顯示圖4中所示拋光設(shè)備在執(zhí)行墊搜索過(guò)程時(shí)的示意圖；圖6是顯示依照本發(fā)明的第三實(shí)施例的拋光設(shè)備的示意圖；圖7是顯示依照本發(fā)明的第四實(shí)施例的拋光設(shè)備的一部分的示意圖；圖8是顯示適當(dāng)?shù)赜迷诒景l(fā)明的第一至第四實(shí)施例的拋光設(shè)備中的頂環(huán)的垂直剖視圖；圖9和圖10是圖8中所示頂環(huán)的垂直剖視圖；圖11是顯示圖8中所示頂環(huán)的下部構(gòu)件的平面圖；圖12A是顯示圖8中所示頂環(huán)中止動(dòng)器的平面圖；圖12B是圖12A中所示止動(dòng)器的垂直剖視圖；圖12C是圖12A中所示止動(dòng)器的底視圖；圖13是顯示圖8中所示頂環(huán)的變體的放大剖視圖；圖14是顯示依照本發(fā)明的第五實(shí)施例的拋光設(shè)備的示意圖；圖15至圖18是適當(dāng)?shù)赜迷趫D14中所示拋光設(shè)備中的頂環(huán)的剖視圖；圖19是顯示圖15至圖18中所示頂環(huán)的下部構(gòu)件的平面圖；圖20是圖15中所示卡環(huán)的放大圖；圖21是圖20中所示卡環(huán)中夾具的平面圖；圖22k是圖20中所示卡環(huán)中夾具的另一個(gè)實(shí)例的透視圖；圖22B是顯示用于圖22k中所示夾具的連接板的平面圖；圖23是顯示適當(dāng)?shù)赜迷趫D14中所示拋光設(shè)備中的頂環(huán)的另一個(gè)實(shí)例的局部剖視圖；圖M是圖23中所示頂環(huán)的下部構(gòu)件的平面圖；圖25是顯示具有卡環(huán)磨損檢測(cè)器的推動(dòng)器的剖視圖；圖沈至圖四是解釋圖25中所示推動(dòng)器的操作的剖視圖；圖30是顯示依照本發(fā)明的第六實(shí)施例的拋光設(shè)備中的頂環(huán)的示意圖；圖31是圖30中所示頂環(huán)中卡環(huán)的放大圖；并且圖32是顯示依照本發(fā)明的第七實(shí)施例的拋光設(shè)備中的頂環(huán)的部分放大圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照?qǐng)D1至圖32描述依照本發(fā)明的拋光設(shè)備的實(shí)施例。相似或相應(yīng)的零件在整個(gè)附圖中使用相似或相應(yīng)的參考數(shù)字表示并且下面將不再重述。圖1是顯示依照本發(fā)明的第一實(shí)施例的拋光設(shè)備10的示意圖。如圖1所示，拋光設(shè)備10具有拋光臺(tái)12、連接至支撐軸14的上端的頂環(huán)頭16、安裝在頂環(huán)頭16的自由端的頂環(huán)軸18和連接到頂環(huán)軸18的下端的頂環(huán)20。在所示實(shí)例中，頂環(huán)20的形式基本上為圓板。
拋光臺(tái)12經(jīng)由臺(tái)軸1 連接到置于拋光臺(tái)12下方的電動(dòng)機(jī)(未顯示)上。因此， 拋光臺(tái)12就可以圍繞臺(tái)軸1 旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，拋光墊22連接至拋光臺(tái)12的上表面。 拋光墊22的上表面2 形成對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行拋光的拋光表面。在市場(chǎng)上可以獲得各種拋光墊。例如，這些拋光墊中的一些為由Rodel Inc.制造的 SUB A800、IC-1000 和 IC-1000/SUBA400 (兩層布)和由 Fujimi Inc 制造的 Surfin xxx-5 和 Surfin 000。SUBA800、Surfin xxx_5 和 Surf in 000 是由聚氨脂樹(shù)脂結(jié)合的非織造織物，并且IC-1000由硬泡沫聚氨酯(單層)制成。泡沫聚氨酯為多孔的并且具有許多在其表面中形成的細(xì)小凹槽或孔。頂環(huán)軸18通過(guò)電動(dòng)機(jī)(未顯示)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。通過(guò)頂環(huán)軸18的旋轉(zhuǎn)，頂環(huán)20 可以圍繞頂環(huán)軸18旋轉(zhuǎn)。另外，頂環(huán)軸18可以由垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)M沿垂直方向移動(dòng)。通過(guò)頂環(huán)軸18的垂直運(yùn)動(dòng)，頂環(huán)20可以相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)接頭25安裝在頂環(huán)軸18的上端上。頂環(huán)20配置成將襯底例如半導(dǎo)體晶片W夾持在其下表面上。頂環(huán)頭16可以圍繞支撐軸14樞轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))。因此，在其下表面上夾持半導(dǎo)體晶片W的頂環(huán)20就可以在其中頂環(huán)20接收半導(dǎo)體晶片W的位置和通過(guò)頂環(huán)頭16的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而位于拋光臺(tái)12上方的位置之間移動(dòng)。頂環(huán)20降低以將半導(dǎo)體晶片W壓在拋光墊10的表面(拋光表面)2 上。在頂環(huán)20和拋光臺(tái)12分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)從拋光液供給噴嘴(未顯示)向拋光墊22上供給拋光液體，其中拋光液供給噴嘴設(shè)置在拋光臺(tái)12上方。半導(dǎo)體晶片W就會(huì)與拋光墊10上的拋光表面2 滑動(dòng)接觸。因此，半導(dǎo)體晶片W的表面就被拋光。沿垂直方向移動(dòng)頂環(huán)軸18和頂環(huán)20的垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)M具有以頂環(huán)軸18通過(guò)軸承26而旋轉(zhuǎn)的方式支撐頂環(huán)軸18的第一框架觀、螺紋連接到安裝在第一框架觀上的螺母 30中的滾珠絲桿32、以滾珠絲桿32通過(guò)軸承34而旋轉(zhuǎn)的方式支撐滾珠絲桿32的第二框架36、設(shè)置在第二框架36上的交流伺服電動(dòng)機(jī)38和支撐第二框架36的空氣氣缸40。滾珠絲桿32經(jīng)由皮帶42連接到布置在第二框架36上的伺服電動(dòng)機(jī)38。頂環(huán)軸 18配置成與第一框架觀一起沿垂直方向移動(dòng)。因此，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)38被驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一框架 28會(huì)經(jīng)由滾珠絲桿32而相對(duì)于第二框架36沿垂直方向移動(dòng)。因此，頂環(huán)軸18和頂環(huán)20 就會(huì)相對(duì)于第二框架36沿垂直方向移動(dòng)?？諝鈿飧?0布置在頂環(huán)頭16的上表面上。空氣氣缸40具有垂直移動(dòng)桿40a以在其上端支撐第二框架36。滾珠絲桿32配置成與第二框架36 —起沿垂直方向移動(dòng)。因此，當(dāng)空氣氣缸40的桿40a沿垂直方向移動(dòng)時(shí)，第二框架36會(huì)相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。另外，滾珠絲桿32和第一框架洲相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。頂環(huán)頭16具有向上延伸的導(dǎo)軸44。導(dǎo)軸44插入到第二框架36中。當(dāng)?shù)诙蚣?36沿垂直方向移動(dòng)時(shí)，第二框架36就會(huì)由導(dǎo)軸44導(dǎo)向。導(dǎo)軸44在其上端具有止動(dòng)器44a。 因此，當(dāng)?shù)诙蚣?6的上表面與止動(dòng)器4 接觸時(shí)，就會(huì)限制第二框架36的向上運(yùn)動(dòng)。如圖1所示，拋光設(shè)備10具有距離測(cè)量傳感器46，它充當(dāng)位置檢測(cè)器，用于檢測(cè)頂環(huán)頭16與第一框架28的下表面即第一框架28的位置的距離。距離測(cè)量傳感器46檢測(cè)第一框架觀的位置從而檢測(cè)頂環(huán)20的位置。另外，拋光設(shè)備10具有可操作以控制拋光設(shè)備 10中的各種設(shè)備的控制器47，包括距離測(cè)量傳感器46、伺服電動(dòng)機(jī)38和空氣氣缸40?？刂破?7包括存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀取的介質(zhì)，該介質(zhì)具有記錄在其中的程序以用于控制拋光設(shè)備10。在使用如此構(gòu)成的拋光設(shè)備10對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行拋光時(shí)，拋光墊22會(huì)由于修整和拋光而磨損。因此，拋光墊22的厚度會(huì)連續(xù)地改變。在這種情形下，為了防止半導(dǎo)體晶片W的表面上的表面壓力分布依照拋光處理的進(jìn)行而改變，拋光過(guò)程中應(yīng)該在頂環(huán)20和拋光墊22的表面之間保持恒定的距離。因此，為了保持頂環(huán)20和拋光墊22的表面之間的恒定距離，就需要檢測(cè)拋光墊22的表面的高度(或位置)并且將位置調(diào)節(jié)為頂環(huán)20針對(duì)每堆半導(dǎo)體晶片(例如25個(gè)半導(dǎo)體晶片)而降低。這種檢測(cè)拋光墊22的表面的高度(或位置)的過(guò)程被稱為墊搜索過(guò)程。在本實(shí)施例中，當(dāng)頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的拋光表面2 接觸時(shí)，頂環(huán)20的位置將會(huì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中。拋光墊22的拋光表面22a的高度是基于頂環(huán)20的存儲(chǔ)位置檢測(cè)的。具體地說(shuō)，在墊搜索過(guò)程中，如圖2所示，空氣氣缸40的桿40a就會(huì)降低，這樣第二框架36、滾珠絲桿32、第一框架觀、頂環(huán)軸18和頂環(huán)20就會(huì)由于重力而降低。因此，當(dāng)頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的拋光表面2 接觸時(shí)，頂環(huán)20的降低就會(huì)停止。此時(shí)，距離測(cè)量傳感器46檢測(cè)到第一框架28的位置以基于第一框架28的檢測(cè)位置獲得拋光墊22 的表面22a的高度。控制器47操作其中的算術(shù)單元(位置計(jì)算器)從而計(jì)算頂環(huán)20的最佳位置以基于拋光墊22的表面2 的高度來(lái)對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行拋光。頂環(huán)20的計(jì)算最佳位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中。當(dāng)半導(dǎo)體晶片W將被拋光時(shí)，會(huì)在圖1中所示的狀態(tài)中驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)38。因此， 第一框架觀和夾持半導(dǎo)體晶片W的頂環(huán)20就會(huì)降低，如圖3中所示。此時(shí)，控制器47控制伺服電動(dòng)機(jī)38并且在頂環(huán)20達(dá)到計(jì)算的最佳位置時(shí)停止伺服電動(dòng)機(jī)38。夾持在頂環(huán) 20的下表面上的半導(dǎo)體晶片W就壓在拋光墊22上并且在計(jì)算的最佳位置上被拋光。在這種情形下，第一框架觀和頂環(huán)20可以在第一框架觀的位置被檢測(cè)并且由距離測(cè)量傳感器 46確認(rèn)時(shí)降低。距離測(cè)量傳感器46可以包括任意類型的傳感器，包括激光傳感器、超聲波傳感器、渦流傳感器和線性刻度傳感器。如上所述，使用本實(shí)施例中具有伺服電動(dòng)機(jī)38和滾珠絲桿32的滾珠絲桿機(jī)構(gòu)，頂環(huán)20可以精確地移動(dòng)至由墊搜索過(guò)程計(jì)算的最佳位置。因此，半導(dǎo)體晶片W可以在一種狀態(tài)中被拋光這樣就可以在頂環(huán)20和拋光墊22之間保持恒定的距離。圖4是顯示依照本發(fā)明的第二實(shí)施例的拋光設(shè)備110的示意圖。如圖4所示，在本實(shí)施例的拋光設(shè)備110中，頂環(huán)軸18由垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)IM而相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1 具有以頂環(huán)軸18經(jīng)由軸承1 旋轉(zhuǎn)的方式支撐頂環(huán)軸18的第一框架128、螺紋擰緊到在第一框架1 上安裝的螺母130中的滾珠絲桿132、固定在頂環(huán)頭16上的第二框架136和設(shè)置在第二框架136上以用于旋轉(zhuǎn)滾珠絲桿132的交流伺服電動(dòng)機(jī)138?？刂破?7包括用于檢測(cè)通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)138的電流的電流檢測(cè)器?？刂破?7 包括存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀取的介質(zhì)，該介質(zhì)具有記錄在其中的程序以用于控制拋光設(shè)備 110。頂環(huán)軸18配置成與第一框架1 一起沿垂直方向移動(dòng)。因此，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)138 被驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一框架1 會(huì)經(jīng)由滾珠絲桿132而相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。因此， 頂環(huán)軸18和頂環(huán)20就會(huì)相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。在本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例中一樣，會(huì)在頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的拋光表面2 接觸時(shí)通過(guò)檢測(cè)頂環(huán)20的位置而執(zhí)行墊搜索過(guò)程。在本實(shí)施例中執(zhí)行墊搜索過(guò)程時(shí)沒(méi)有使用距離測(cè)量感應(yīng)器。具體地說(shuō)，在墊搜索過(guò)程中，會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)138以降低頂環(huán)20而同時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)由編碼器計(jì)數(shù)。如圖5所示，當(dāng)頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的拋光表面 2 接觸時(shí)，就會(huì)增大伺服電動(dòng)機(jī)138上的負(fù)載。因此，流經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)138的電流也會(huì)增大?？刂破?7中的電流檢測(cè)器檢測(cè)到流經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)138的電流并且在檢測(cè)到大的電流時(shí)確定頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的表面2 接觸。在已經(jīng)確定了頂環(huán)20的下表面與拋光墊22的表面2 接觸時(shí)，控制器47基于伺服電動(dòng)機(jī)138的編碼器的計(jì)算值計(jì)算頂環(huán) 20將要降低的距離。頂環(huán)20將降低的距離存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中。拋光墊22的表面22a的高度是基于頂環(huán)20將降低的距離而獲得的?？刂破?7操作算術(shù)單元(位置計(jì)算器)從而計(jì)算頂環(huán)20的最佳位置以基于拋光墊22的表面的高度來(lái)對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光。當(dāng)半導(dǎo)體晶片W將被拋光時(shí)，會(huì)在圖4中所示的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)138從而降低第一框架1 和頂環(huán)20。此時(shí)，控制器47控制伺服電動(dòng)機(jī)138并且在頂環(huán)20達(dá)到計(jì)算的最佳位置時(shí)停止伺服電動(dòng)機(jī)138。夾持在頂環(huán)20的下表面上的半導(dǎo)體晶片W就壓在拋光墊22上并且在計(jì)算的最佳位置上被拋光。在本實(shí)施例中，頂環(huán)20在墊搜索過(guò)程中夾持半導(dǎo)體晶片W。在第一實(shí)施例中，可以在其中頂環(huán)20夾持半導(dǎo)體晶片W的狀態(tài)中執(zhí)行墊搜索過(guò)程。就任一種情形中，在執(zhí)行墊搜索過(guò)程時(shí)會(huì)希望使用虛擬晶片而不是產(chǎn)品晶片。當(dāng)在墊搜索過(guò)程中使用虛擬晶片時(shí)，不會(huì)暴露頂環(huán)20的下表面。因此，可以防止連接至頂環(huán)20的下表面的部件與拋光墊22直接接觸。因此，可以防止?jié){料(拋光液)落到這些部件上。另外希望伺服電動(dòng)機(jī)138能夠改變電動(dòng)機(jī)的最大電流。使用這種伺服電動(dòng)機(jī)，例如，電動(dòng)機(jī)的最大電流可以在墊搜索過(guò)程中設(shè)置為大約為5%。當(dāng)頂環(huán)20的下表面或半導(dǎo)體晶片(虛擬晶片)W與拋光墊22接觸時(shí)，可以防止極大的負(fù)載施加到半導(dǎo)體晶片(虛擬晶片)W、頂環(huán)20、拋光墊22等上。在這種情形下，如果可以基于頂環(huán)20降低的時(shí)間段或基于頂20被降低的距離而預(yù)測(cè)頂環(huán)20與拋光墊22接觸的時(shí)間，那么就會(huì)希望伺服電動(dòng)機(jī)的最大電流在頂環(huán)20與拋光墊22接觸之前減少。該操作可以防止頂環(huán)20的下表面或半導(dǎo)體晶片W被損壞。圖6是顯示依照本發(fā)明的第三實(shí)施例的拋光設(shè)備210的示意圖。如圖6所示，在本實(shí)施例中的拋光設(shè)備210具有用于檢測(cè)拋光墊22的高度的激光距離測(cè)量傳感器M6、用于向拋光墊22上供給漿料(拋光液)250的拋光液供給噴嘴251和用于朝拋光墊22的表面噴射氮?dú)饣蚩諝庖源档魭伖鈮|22上的漿料250的噴嘴252。距離測(cè)量傳感器246可以包括超聲波距離測(cè)量傳感器。使用這種配置，可以通過(guò)氮?dú)饣蚩諝獾膰娚鋵{料250從拋光墊22上移除?？梢詮募す饩嚯x測(cè)量傳感器M6向其中漿料250被移除的測(cè)量部分上施加激光。因此，因?yàn)榧す獠粫?huì)在拋光墊22上的漿料或水上反射，所以可以精確地檢測(cè)到拋光墊22的距離。因此， 就可以基于與拋光墊22的表面的距離來(lái)保持半導(dǎo)體晶片W和拋光墊22之間的恒定距離。在上面的實(shí)施例中，可以通過(guò)檢測(cè)頂環(huán)20的高度(位置)來(lái)對(duì)每堆半導(dǎo)體晶片執(zhí)行墊搜索過(guò)程。然而，墊搜索過(guò)程并不限于該實(shí)例。例如，當(dāng)成品晶片不應(yīng)用于墊搜索過(guò)程時(shí)，或虛擬晶片出于某些原因而不能制備時(shí)，一部分墊搜索過(guò)程可以通過(guò)修整器執(zhí)行，該修整器可以修整
(調(diào)節(jié))拋光墊的拋光表面。圖7是顯示依照本發(fā)明的第四實(shí)施例的拋光設(shè)備的一部分的示意圖。圖7主要顯示了具有執(zhí)行墊搜索過(guò)程的功能的修整器50。空氣氣缸53連接到修整器50的修整器頭部 52上。修整器50通過(guò)空氣氣缸53的驅(qū)動(dòng)而壓在拋光墊22上?？梢酝ㄟ^(guò)使用修整器50來(lái)測(cè)量拋光墊22厚度的變化。在這種情形下，因?yàn)閽伖鈮|具有不同的厚度，所以在拋光墊更換為新的墊時(shí)可以通過(guò)使用頂環(huán)20來(lái)執(zhí)行墊搜索過(guò)程。 此時(shí)，在連接到頂環(huán)20的下表面上的部件(例如彈性隔膜)可以與拋光墊22直接接觸而成品晶片或虛擬晶片并未由頂環(huán)20夾持，這是因?yàn)椴⑽词褂玫膾伖鈮|不會(huì)對(duì)這種部件導(dǎo)致問(wèn)題。修整器50的修整器頭部52具有距離測(cè)量傳感器M。由距離測(cè)量傳感器M檢測(cè)的變化被用于跟隨拋光墊22對(duì)于每個(gè)半導(dǎo)體晶片和每堆半導(dǎo)體晶片的拋光處理的磨損。 具體地說(shuō)，距離測(cè)量傳感器M檢測(cè)修整器50的初始垂直位置和修整器50的測(cè)量垂直位置之差以確定拋光墊22的磨損量。拋光墊22的磨損量被發(fā)送至控制器47。拋光墊22的總磨損量是基于在更換拋光墊時(shí)使用頂環(huán)20執(zhí)行的墊搜索過(guò)程的結(jié)果和使用修整器50檢測(cè)的拋光墊22的厚度的變化而確定的。頂環(huán)20的高度被控制為跟隨拋光墊22的總磨損量。 當(dāng)因此使用修整器50測(cè)量拋光墊22的厚度的變化時(shí)，同其中使用頂環(huán)20對(duì)每堆半導(dǎo)體晶片(例如25個(gè)半導(dǎo)體晶片)執(zhí)行墊搜索過(guò)程的情形相比，可以提高吞吐量。接下來(lái)，將在下文詳細(xì)描述在第一至第四實(shí)施例中適當(dāng)?shù)赜米黜敪h(huán)20的頂環(huán)。圖 8至圖10是顯示沿著頂環(huán)20的多個(gè)徑向的頂環(huán)20的實(shí)例的剖視圖。如圖8至圖10中所示，頂環(huán)20具有圓板形式的上部構(gòu)件300、連接至上部構(gòu)件300 的周邊部分的卡環(huán)302、連接至上部構(gòu)件300的下表面的中間構(gòu)件304和連接至中間構(gòu)件 304的下表面的下部構(gòu)件306。上部構(gòu)件300由螺栓308連接至頂環(huán)軸18。另外，如圖10 所示，中間構(gòu)件304通過(guò)螺栓310 (緊固構(gòu)件)固定到上部構(gòu)件300上，并且下部構(gòu)件306 通過(guò)螺栓312(緊固構(gòu)件)固定到上部構(gòu)件300上。這種緊固構(gòu)件并不限于螺栓。頂環(huán)20具有連接到下部構(gòu)件306的下表面上的彈性隔膜314。彈性隔膜314與由頂環(huán)20夾持的半導(dǎo)體晶片的背面接觸。彈性隔膜314通過(guò)沿徑向向外布置的邊緣夾持器 316和在邊緣夾持器316的徑向向內(nèi)布置的環(huán)形波紋夾持器318而夾持在下部構(gòu)件306的下表面上。邊緣夾持器316和波紋夾持器318分別通過(guò)止動(dòng)器320和322夾持在下部構(gòu)件 306的下表面上。彈性隔膜314由高強(qiáng)和耐用橡膠材料例如乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、 硅橡膠等制成。彈性隔膜314具有在其中央部限定的開(kāi)口 314a。如圖8中所示，下部構(gòu)件306具有與開(kāi)口 31 連通的通道324。下部構(gòu)件306的通道3M連接至流體供給源(未顯示)。 因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道3M供給至彈性隔膜314的中央部。另外，通道3M可選擇地連接至真空泵(未顯示)。當(dāng)真空泵操作時(shí)，半導(dǎo)體晶片通過(guò)吸力被吸引至下部構(gòu)件306下表面。波紋夾持器318具有用于將彈性隔膜314的波紋314b和3Hc夾持在下部構(gòu)件306 的下表面上的爪318b和318c。波紋夾持器318具有與由彈性隔膜314的波紋314b和3 Hc 形成的波紋室連通的通道326。如圖10中所示，下部構(gòu)件306具有與波紋夾持器318的通道3 連通的通道328。中間構(gòu)件304具有與下部構(gòu)件306的通道3 連通的通道330。0形環(huán)332作為密封構(gòu)件布置在下部構(gòu)件306的通道3 和中間構(gòu)件304的通道330之間的連接部處。波紋夾持器318的通道3 經(jīng)由下部構(gòu)件306的通道3 和中間構(gòu)件304的通道330連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道330、3觀和3 供給至彈性隔膜314的波紋室。如圖10所示，邊緣夾持器316具有用于將彈性隔膜314的邊緣314d和3He夾持在下部構(gòu)件306的下表面上的爪316d和316e。邊緣夾持器316具有與由彈性隔膜314的邊緣314d和3He形成的邊緣室連通的通道334。下部構(gòu)件306具有與邊緣夾持器316的通道334連通的通道336。中間構(gòu)件304具有與下部構(gòu)件306的通道336連通的通道338。 0形環(huán)340作為密封構(gòu)件布置在下部構(gòu)件306的通道336和中間構(gòu)件304的通道338之間的連接部處。邊緣夾持器316的通道334經(jīng)由下部構(gòu)件306的通道336和中間構(gòu)件304的通道338連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道338、336和334供給至彈性隔膜314的邊緣室。如圖9中所示，彈性隔膜314具有位于波紋夾持器318和邊緣夾持器316之間的開(kāi)口 314f。下部構(gòu)件306具有與開(kāi)口 314f連通的通道342。中間構(gòu)件304具有與下部構(gòu)件306的通道342連通的通道344。0形環(huán)346作為密封構(gòu)件布置在下部構(gòu)件306的通道 342和中間構(gòu)件304的通道344之間的連接部處。下部構(gòu)件306的通道342經(jīng)由中間構(gòu)件 304的通道344連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道344和342供給至彈性隔膜314的外部。另外，通道342可選擇地連接至真空泵(未顯示)。當(dāng)真空泵操作時(shí)，半導(dǎo)體晶片通過(guò)吸力被吸引至下部構(gòu)件306下表面。如上所述，使用本實(shí)施例中的頂環(huán)20，可以通過(guò)調(diào)節(jié)將供給彈性隔膜314的各個(gè)部分(即彈性隔膜314的中央部、波紋室、外部和邊緣室)的流體壓力來(lái)在半導(dǎo)體晶片的局部區(qū)域上調(diào)節(jié)將半導(dǎo)體晶片壓在拋光墊22上的擠壓力。中間構(gòu)件304具有在其周邊部分形成的清潔液體通道348。中間構(gòu)件304的清潔液體通道348連接至清潔液體供給源(未顯示)。因此，清潔液體就通過(guò)清潔液體通道348 供給至卡環(huán)302和中間構(gòu)件304之間的空間。如圖9所示，邊緣夾持器316具有設(shè)置在其上部的鉤316a。用于夾持邊緣夾持器 316的每個(gè)止動(dòng)器320是圓柱形的并且具有設(shè)置在其下端的接合部分320a。如圖11所示， 多個(gè)止動(dòng)器320以相等的間隔沿著頂環(huán)20的圓周方向布置。圖12A至圖12C顯示了止動(dòng)器320的細(xì)節(jié)。圖12A是平面圖，圖12B是垂直剖視圖，并且圖12C是底視圖。如圖12C所示，接合部分320a部分地沿止動(dòng)器320的圓周方向形成。接合部分 320a具有位于其相對(duì)側(cè)上的錐形部分T。每個(gè)錐形部分T均沿止動(dòng)器320的圓周方向逐漸變厚。因此，當(dāng)止動(dòng)器320旋轉(zhuǎn)時(shí)，止動(dòng)器320的接合部分320a就會(huì)逐漸與邊緣夾持器316 的鉤316a接合。最后，邊緣夾持器316的鉤316a由止動(dòng)器320的接合部分320a固定到下部構(gòu)件306上。止動(dòng)器320具有形成在其上表面中的槽320b，這樣旋轉(zhuǎn)工具就可以插入到止動(dòng)器320的槽320b中。因此，操作者可以通過(guò)在下部構(gòu)件306上方使用旋轉(zhuǎn)工具而將彈性隔膜314裝接到下部構(gòu)件306上并且將彈性隔膜314從下部構(gòu)件306上取下。類似地，波紋夾持器318具有設(shè)置在其上部的鉤318a。用于夾持波紋夾持器318 的每個(gè)止動(dòng)器322是圓柱形的并且具有設(shè)置在其下端的接合部分32加。接合部分32 部分地沿止動(dòng)器322的圓周方向形成。接合部分32 具有位于其相對(duì)側(cè)上的錐形部分。每個(gè)錐形部分均沿止動(dòng)器322的圓周方向逐漸變厚。因此，當(dāng)止動(dòng)器322旋轉(zhuǎn)時(shí)，止動(dòng)器322 的接合部分32 就會(huì)逐漸與波紋夾持器318的鉤318a接合。最后，波紋夾持器318的鉤 318a由止動(dòng)器322的接合部分32 固定到下部構(gòu)件306上。止動(dòng)器322具有形成在其上表面中的槽322b，這樣旋轉(zhuǎn)工具就可以插入到止動(dòng)器322的槽322b中。因此，操作者可以通過(guò)在下部構(gòu)件306上方使用旋轉(zhuǎn)工具而將彈性隔膜314裝接到下部構(gòu)件306上并且將彈性隔膜314從下部構(gòu)件306上取下。0形環(huán)350和352分別裝接到止動(dòng)器320和322上。0形環(huán)350和352密封供給彈性隔膜314的邊緣室和波紋室的加壓流體?？ōh(huán)302用來(lái)夾持半導(dǎo)體晶片的周邊。如圖8中所示，卡環(huán)302具有氣缸400、裝接到氣缸400的上部的夾持器402、由夾持器402夾持在氣缸400內(nèi)的彈性隔膜404、連接至彈性隔膜404的下端的活塞406和由活塞406向下壓的環(huán)形構(gòu)件408。氣缸400的上端閉合。彈性隔膜404由高強(qiáng)和耐用橡膠材料例如乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。夾持器402具有與由彈性隔膜404形成的壓力室410連通的通道412。氣缸400 具有形成在其上部的通道414。氣缸400的通道414與夾持器402的通道412連通。上部構(gòu)件300具有與氣缸400的通道414連通的通道416。夾持器402的通道412經(jīng)由氣缸400 的通道414和上部構(gòu)件300的通道416連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道416、414和412供給至壓力室410。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)將供給壓力室410的流體壓力，彈性隔膜404就可以膨脹和收縮從而沿垂直方向移動(dòng)活塞406。因此，卡環(huán)302的環(huán)形構(gòu)件408就能以期望的壓力壓在拋光墊22上。在所示實(shí)例中，彈性隔膜404使用由于具有彎曲部分的彈性隔膜形成的滾動(dòng)隔膜。當(dāng)壓力室中由滾動(dòng)隔膜限定的內(nèi)部壓力改變時(shí)，滾動(dòng)隔膜的彎曲部分就會(huì)鼓動(dòng)從而拓寬壓力室。當(dāng)壓力室擴(kuò)寬時(shí)，隔膜不會(huì)與外部部件滑動(dòng)接觸并且很難膨脹和收縮。因此，可以極大地減小由于滑動(dòng)接觸造成的摩擦，并且可以延長(zhǎng)隔膜的壽命。使用上面的配置，即使卡環(huán)302的環(huán)形構(gòu)件408磨損，也僅僅只有卡環(huán)302被降低。因此，即使卡環(huán)302的環(huán)形構(gòu)件408磨損，也可以在下部構(gòu)件306和拋光墊22之間保持恒定的距離。另外，因?yàn)榕c拋光墊22接觸的環(huán)形構(gòu)件408和氣缸400通過(guò)變形的彈性隔膜404連接，所以不會(huì)由偏移負(fù)載生成彎矩。因此，卡環(huán)302生成的表面壓力就會(huì)均勻，并且卡環(huán)302變成更可能跟隨拋光墊22。如圖11所示，環(huán)形構(gòu)件408具有多個(gè)沿垂直方向延伸的V形槽418。V形槽418以相等的間隔形成在環(huán)形構(gòu)件408的內(nèi)表面中。另外，多個(gè)銷349會(huì)從下部構(gòu)件306的周邊部分沿徑向向外伸出。銷349布置成與環(huán)形構(gòu)件418的V形槽418接合。銷349可以在V 形槽418內(nèi)相對(duì)于環(huán)形構(gòu)件408沿垂直方向滑動(dòng)。銷349允許頂環(huán)20的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由上部構(gòu)件300和下部構(gòu)件306傳遞至環(huán)形構(gòu)件408從而整體地旋轉(zhuǎn)頂環(huán)20和環(huán)形構(gòu)件408。這種配置防止彈性隔膜(滾動(dòng)隔膜)404的扭轉(zhuǎn)并且允許環(huán)形構(gòu)件408在拋光過(guò)程中均勻和平滑地壓在拋光表面22上。另外，可以延長(zhǎng)彈性隔膜404的壽命。如上所述，可以由將供給彈性隔膜314的中央部、波紋室、外部和邊緣室的流體壓力來(lái)控制擠壓半導(dǎo)體晶片的擠壓力。因此，下部構(gòu)件306在拋光過(guò)程中就應(yīng)該設(shè)置成向上離開(kāi)拋光墊22。然而，如果卡環(huán)302磨損，半導(dǎo)體晶片和下部構(gòu)件306之間的距離就會(huì)改變以改變彈性隔膜314的變形方式。因此，半導(dǎo)體晶片上的表面壓力分布也會(huì)改變。表面壓力分布的這種變化會(huì)導(dǎo)致拋光的半導(dǎo)體晶片的產(chǎn)生不穩(wěn)定的輪廓。
在所示實(shí)例中，因?yàn)榭ōh(huán)302可以獨(dú)立于下部構(gòu)件306而沿垂直方向移動(dòng)，所以即使卡環(huán)302的環(huán)形構(gòu)件408磨損，也可以在半導(dǎo)體晶片和下部構(gòu)件306之間保持恒定的距離。因此，拋光的半導(dǎo)體晶片的輪廓可以是穩(wěn)定的。在所示實(shí)例中，當(dāng)彈性隔膜314更換為新的隔膜時(shí)，并不需要將整個(gè)頂環(huán)20從頂環(huán)軸18上移除。具體地說(shuō)，當(dāng)彈性隔膜314從下部構(gòu)件306上卸下時(shí)，螺栓312 (參見(jiàn)圖 10)首先移除以將下部構(gòu)件306從上部構(gòu)件300和中間構(gòu)件304上取下。然后，旋轉(zhuǎn)工具插入到在止動(dòng)器320的頂部形成的槽320b (參見(jiàn)圖9)以旋轉(zhuǎn)止動(dòng)器320。因此，邊緣夾持器 316的鉤316a就會(huì)脫離止動(dòng)器320的接合部分320a。因此，邊緣夾持器316可以很容易地從下部構(gòu)件306上取下。類似地，旋轉(zhuǎn)工具插入到在止動(dòng)器322的頂部形成的槽322b以旋轉(zhuǎn)止動(dòng)器322。因此，波紋夾持器318的鉤318a就會(huì)脫離止動(dòng)器322的接合部分32加。因此，波紋夾持器318可以很容易地從下部構(gòu)件306上取下。當(dāng)邊緣夾持器316和波紋夾持器318以上面的方式從下部構(gòu)件306上取下時(shí)，已經(jīng)由邊緣夾持器316和波紋夾持器318夾持的彈性隔膜314就可以很容易地從下部構(gòu)件 306上取下。彈性隔膜314可以按照與上面相反的操作很容易地裝接到下部構(gòu)件306上。因?yàn)?形環(huán)332、340和346作為密封構(gòu)件布置在下部構(gòu)件306的通道和中間構(gòu)件 304的通道之間的連接部處，所以下部構(gòu)件306和中間構(gòu)件304能夠在使用螺栓312緊固時(shí)這些通道可靠地密封的狀態(tài)中彼此連接。因此，不需要特殊的取出和插入管來(lái)將彈性隔膜 314更換為新的隔膜。在所示實(shí)例中，彈性隔膜314布置成基本上與半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面接觸。然而， 彈性隔膜314可以與半導(dǎo)體晶片的至少一部分接觸。圖13是顯示圖8中所示頂環(huán)20的變體的放大剖視圖。在圖13中所示的實(shí)例中， 環(huán)形密封構(gòu)件420設(shè)置在卡環(huán)302和下部構(gòu)件306之間。密封構(gòu)件420防止拋光液被導(dǎo)入頂環(huán)20內(nèi)部并且還防止異物從頂環(huán)20的內(nèi)部排出。密封構(gòu)件420由柔軟材料制成并且可以依照卡環(huán)302和下部構(gòu)件306的垂直運(yùn)動(dòng)而變形。圖14是顯示依照本發(fā)明的第五實(shí)施例的拋光設(shè)備510的示意圖。如圖14所示， 拋光設(shè)備510具有拋光臺(tái)12、連接至支撐軸14的上端的頂環(huán)頭16、安裝在頂環(huán)頭16的自由端處的頂環(huán)軸18和連接至頂環(huán)軸18的下端的頂環(huán)20。在所示實(shí)例中，頂環(huán)20的形式基本上為圓板。拋光臺(tái)12經(jīng)由臺(tái)軸1 連接到置于拋光臺(tái)12下方的電動(dòng)機(jī)(未顯示)上。因此， 拋光臺(tái)12就可以圍繞臺(tái)軸1 旋轉(zhuǎn)。如圖14所示，拋光墊22連接至拋光臺(tái)12的上表面。 拋光墊22的上表面2 形成對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行拋光的拋光表面。在市場(chǎng)上可以獲得各種拋光墊。例如，這些拋光墊中的一些為由Rodel Inc.制造的 SUBA800、IC-1000 和 IC-1000/SUBA400(兩層布)和由 Fujimi he 制造的 Surfin χχχ-5 和Surfin 000。SUBA800、Surfin χχχ-5和Surf in 000是由聚氨脂樹(shù)脂結(jié)合的非織造織物，并且IC-1000由硬泡沫聚氨酯(單層)制成。泡沫聚氨酯為多孔的并且具有許多在其表面中形成的細(xì)小凹槽或孔。頂環(huán)軸18通過(guò)電動(dòng)機(jī)(未顯示)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。通過(guò)頂環(huán)軸18的旋轉(zhuǎn)，頂環(huán)20可以圍繞頂環(huán)軸18旋轉(zhuǎn)。另外，頂環(huán)軸18由垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)IM而沿垂直方向移動(dòng)。通過(guò)頂環(huán)軸18的垂直運(yùn)動(dòng)，頂環(huán)20可以相對(duì)于頂環(huán)頭16沿垂直方向移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)接頭25安裝在頂環(huán)軸18的上端上。頂環(huán)20具有用于將襯底例如半導(dǎo)體晶片W夾持在其下表面上并且將襯底壓在拋光墊22和卡環(huán)502上以擠壓拋光墊22的頂環(huán)主體500?？ōh(huán)502設(shè)置在頂環(huán)主體500的周邊部分處。頂環(huán)頭16可以圍繞支撐軸14樞轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))。因此，在其下表面上夾持半導(dǎo)體晶片W的頂環(huán)20就可以在其中頂環(huán)20接收半導(dǎo)體晶片W的位置和通過(guò)頂環(huán)頭16的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而位于拋光臺(tái)12上方的位置之間移動(dòng)。頂環(huán)20降低以將半導(dǎo)體晶片W壓在拋光墊 10的表面(拋光表面)2 上。在頂環(huán)20和拋光臺(tái)12分別旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)從拋光液供給噴嘴 (未顯示)向拋光墊22上供給拋光液體，其中拋光液供給噴嘴設(shè)置在拋光臺(tái)12上方。半導(dǎo)體晶片W就會(huì)與拋光墊10上的拋光表面2 滑動(dòng)接觸。因此，半導(dǎo)體晶片W的表面就被拋光。沿垂直方向移動(dòng)頂環(huán)軸18和頂環(huán)20的垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)IM具有以頂環(huán)軸18通過(guò)軸承1 旋轉(zhuǎn)的方式支撐頂環(huán)軸18的第一框架(橋)28、螺紋擰緊到安裝在第一框架1 上的螺母130中的滾珠絲桿132、由柱135支撐的第二框架(支撐臺(tái))136和設(shè)置在第二框架136上的交流伺服電動(dòng)機(jī)138。支撐伺服電動(dòng)機(jī)138的第二框架136經(jīng)由柱135固定到頂環(huán)頭16上。滾珠絲桿132連接到伺服電動(dòng)機(jī)138上。頂環(huán)軸18配置成與第一框架1 一起沿垂直方向移動(dòng)。因此，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)138被驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一框架1 會(huì)經(jīng)由滾珠絲桿132而垂直地移動(dòng)。因此，頂環(huán)軸18和頂環(huán)20就會(huì)垂直地移動(dòng)。拋光設(shè)備510具有控制器47， 控制器47可操作以控制拋光設(shè)備510中的各個(gè)設(shè)備，其中包括伺服電動(dòng)機(jī)38?？刂破?7 包括存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀取的介質(zhì)，該介質(zhì)具有記錄在其中的程序以用于控制拋光設(shè)備 510。如圖14所示，拋光設(shè)備510具有用于修整拋光臺(tái)12上的拋光表面22a的修整單元M0。修整單元540包括與拋光表面2 滑動(dòng)接觸的修整器50、修整器50連接到其上的修整器軸51、設(shè)置在修整器軸51的上端的空氣氣缸53和旋轉(zhuǎn)支撐修整器軸51的偏轉(zhuǎn)臂 55。修整器50具有裝接在修整器50的下部的修整構(gòu)件50a。修整構(gòu)件50a具有針形的金剛石顆粒。這些金剛石顆粒裝接在修整構(gòu)件50a的下部上?？諝鈿飧?3布置在支撐臺(tái)57 上，支撐臺(tái)57支撐著柱56。柱56固定至偏轉(zhuǎn)臂55。偏轉(zhuǎn)臂55通過(guò)電動(dòng)機(jī)(未顯示)的驅(qū)動(dòng)而圍繞支撐軸58樞轉(zhuǎn)(回轉(zhuǎn))。修整器軸51通過(guò)電動(dòng)機(jī)(未顯示)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。因此，修整器50通過(guò)修整器軸51的旋轉(zhuǎn)而圍繞修整器軸51旋轉(zhuǎn)?？諝鈿飧?3經(jīng)由修整器軸51垂直地移動(dòng)修整器50從而以預(yù)定的擠壓力將修整器50壓在拋光墊22的拋光表面2 上。拋光墊22上的拋光表面22a的修整操作如下執(zhí)行。修整器50由空氣氣缸53壓在拋光表面2 上。同時(shí)，純水從純水供給噴嘴(未顯示)供給到拋光表面2 上。在狀態(tài)下，修整器50圍繞修整器軸51旋轉(zhuǎn)，并且修整構(gòu)件50a的下表面(金剛石顆粒)與拋光表面2 接觸。因此，修整器50會(huì)移除拋光墊22的一部分從而修整拋光表面22a。本實(shí)施例中的拋光設(shè)備510使用修整器50來(lái)測(cè)量拋光墊22的磨損量。具體地說(shuō)， 修整單元540包括用于測(cè)量修整器50的位移的位移傳感器(拋光墊磨損檢測(cè)器)60。位移傳感器60設(shè)置在偏轉(zhuǎn)臂55的上表面上。目標(biāo)板61固定至修整器軸51。目標(biāo)板61通過(guò)修整器50的垂直運(yùn)動(dòng)而被垂直地移動(dòng)。位移傳感器60插入到目標(biāo)板61的孔中。位移傳感器60測(cè)量目標(biāo)板61的位移以測(cè)量修整器50的位移。位移傳感器60可以包括任意類型的傳感器，包括激光傳感器、超聲波傳感器、渦流傳感器和線性刻度傳感器。在本實(shí)施例中，拋光墊22的磨損量測(cè)量如下。首先，操作空氣氣缸53以使修整器 50與未使用的拋光墊22的拋光表面2 接觸。在該狀態(tài)中，位移傳感器60測(cè)量修整器50 的初始位置并且將該初始位置存儲(chǔ)在控制器(算術(shù)單元)47的存儲(chǔ)設(shè)備中。在完成一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片W的拋光處理之后，修整器50與拋光表面2 接觸。在該狀態(tài)下，會(huì)測(cè)量修整器50的位置。因?yàn)樾拚?0的位置會(huì)向下移動(dòng)拋光墊22的磨損量，所以控制器47 計(jì)算初始位置和拋光之后修整器50的測(cè)量位置之間的差別以獲得拋光墊22的磨損量。因此，可以基于修整器50的位置計(jì)算拋光墊22的磨損量。在控制器47中，拋光墊22的總磨損量與預(yù)定的設(shè)定值進(jìn)行比較。如果拋光墊22 的總磨損量超過(guò)預(yù)定的設(shè)定值，就會(huì)從控制器47發(fā)送指示拋光墊22應(yīng)該更換的信號(hào)。用于拋光處理或拋光處理組的拋光墊22的磨損量(拋光量)存儲(chǔ)在控制器47中，這樣就可以通過(guò)控制器47監(jiān)視磨損量的變化。在這種情形下，修整器50的操作處方(修整狀況例如修整時(shí)間、修整器50的旋轉(zhuǎn)速度和將修整器50壓在拋光墊22上的擠壓力)可以通過(guò)控制器47改變以對(duì)于每個(gè)拋光處理或每組拋光處理保持拋光墊22的恒定磨損量。基于拋光墊22的磨損量，控制器47可以控制伺服電動(dòng)機(jī)138，這樣頂環(huán)20和拋光墊22的拋光表面2 之間的距離就會(huì)等于預(yù)定值。具體地說(shuō)，控制器47計(jì)算頂環(huán)20的最佳位置以基于拋光墊22的磨損量(拋光表面22a的位移)對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光并且將最佳位置存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備中。當(dāng)半導(dǎo)體晶片W被拋光時(shí)，會(huì)在圖14中所示的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)138從而降低第一框架1 和夾持半導(dǎo)體晶片W的頂環(huán)20。此時(shí)，控制器47控制伺服電動(dòng)機(jī)138并且在頂環(huán)20達(dá)到計(jì)算的最佳位置時(shí)停止伺服電動(dòng)機(jī)138。夾持在頂環(huán) 20的下表面上的半導(dǎo)體晶片W就壓在拋光墊22上并且在計(jì)算的最佳位置上被拋光。接下來(lái)，將在下文詳細(xì)描述在第五實(shí)施例中適當(dāng)?shù)赜米黜敪h(huán)20的頂環(huán)。圖15至圖18是顯示沿著頂環(huán)20的多個(gè)徑向的頂環(huán)20的實(shí)例的剖視圖。圖19是顯示圖15至圖 18中所示下部構(gòu)件的平面圖。如圖15至圖18中所示，頂環(huán)20具有用于將半導(dǎo)體晶片W壓在拋光表面2 上的頂環(huán)主體500和用于直接擠壓拋光表面22a的卡環(huán)502。頂環(huán)主體500包括圓板形式的上部構(gòu)件600、連接至上部構(gòu)件600的下表面的中間構(gòu)件604和連接至中間構(gòu)件604的下表面的下部構(gòu)件606?？ōh(huán)502連接至上部構(gòu)件600的周邊部分。上部構(gòu)件600由螺栓608連接至頂環(huán)軸18。另外，中間構(gòu)件604通過(guò)螺栓(未顯示)固定至上部構(gòu)件600，并且下部構(gòu)件606通過(guò)螺栓(未顯示)固定至上部構(gòu)件600。包括上部構(gòu)件600、中間構(gòu)件604和下部構(gòu)件606 的頂環(huán)主體500由樹(shù)脂例如工程塑料(例如PEEK)制成。頂環(huán)20具有連接到下部構(gòu)件606的下表面上的彈性隔膜614。彈性隔膜614與由頂環(huán)20夾持的半導(dǎo)體晶片的背面接觸。彈性隔膜614通過(guò)沿徑向向外布置的邊緣夾持器 616和在邊緣夾持器616的徑向向內(nèi)布置的環(huán)形波紋夾持器618和619而夾持在下部構(gòu)件 606的下表面上。彈性隔膜614由高強(qiáng)和耐用橡膠材料例如乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。邊緣夾持器616由波紋夾持器618夾持，并且波紋夾持器618由多個(gè)止動(dòng)器620 夾持在下部構(gòu)件606的下表面上。波紋夾持器619由多個(gè)止動(dòng)器622夾持在下部構(gòu)件606 的下表面上。如圖19所示，止動(dòng)器620和止動(dòng)器622以相等的間隔沿著頂環(huán)20的圓周方向布置。如圖15所示，中心室660形成在彈性隔膜614的中央部處。波紋夾持器619具有與中心室660連通的通道624。下部構(gòu)件606具有與通道擬4連通的通道625。波紋夾持器619的通道擬4和下部構(gòu)件606的通道625連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道625和6 供給至彈性隔膜314的中心室660。波紋夾持器618具有用于將彈性隔膜614的波紋614b和邊緣6Hc壓在下部構(gòu)件 606的下表面上的爪618b和618c。波紋夾持器619具有用于將彈性隔膜614的波紋61 壓在下部構(gòu)件606的下表面上的爪619a。如圖16所示，環(huán)形波紋室661形成在彈性隔膜614的波紋61 和波紋614b之間。間隙614f形成在彈性隔膜614的波紋夾持器618和波紋夾持器619之間。下部構(gòu)件 606具有與間隙614f連通的通道642。另外，中間構(gòu)件604具有與下部構(gòu)件606的通道642 連通的通道644。環(huán)形槽647形成在下部構(gòu)件606的通道642和中間構(gòu)件604的通道644 之間的連接部處。下部構(gòu)件606的通道642經(jīng)由中間構(gòu)件604的環(huán)形槽647和通道644連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道供給至波紋室661。另外，通道 642可選擇地連接至真空泵(未顯示)。當(dāng)真空泵操作時(shí)，半導(dǎo)體晶片通過(guò)吸力被吸引至彈性隔膜614的下表面。如圖17所示，波紋夾持器618具有與由彈性隔膜614的波紋614b和邊緣6Hc形成的環(huán)形外室662連通的通道626。另外，下部構(gòu)件606具有經(jīng)由連接器627與波紋夾持器 618的通道6 連通的通道628。中間構(gòu)件604具有與下部構(gòu)件606的通道6 連通的通道629。波紋夾持器618的通道6 經(jīng)由下部構(gòu)件606的通道6 和中間構(gòu)件604的通道 629連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道6四、6觀和6 供給至彈性隔膜614的外室662。如圖18所示，邊緣夾持器616具有用于將彈性隔膜614的邊緣614d夾持在下部構(gòu)件606的下表面上的爪。邊緣夾持器616具有與由彈性隔膜614的邊緣6Hc和614d形成的環(huán)形邊緣室663連通的通道634。下部構(gòu)件606具有與邊緣夾持器616的通道634連通的通道636。中間構(gòu)件604具有與下部構(gòu)件606的通道636連通的通道638。邊緣夾持器616的通道634經(jīng)由下部構(gòu)件606的通道636和中間構(gòu)件604的通道638連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道638、636和634供給至彈性隔膜614的邊緣室 663。如上所述，使用本實(shí)施例中的頂環(huán)20，可以通過(guò)調(diào)節(jié)將供給在彈性隔膜614和下部構(gòu)件606(即中心室660、環(huán)形波紋室661、環(huán)形外室662、環(huán)形邊緣室66 之間形成的各個(gè)壓力室的流體壓力來(lái)在半導(dǎo)體晶片的局部區(qū)域上調(diào)節(jié)將半導(dǎo)體晶片壓在拋光墊22上的擠壓力。圖20是圖15中所示卡環(huán)502的放大圖?？ōh(huán)502用來(lái)夾持半導(dǎo)體晶片的周邊。 如圖20中所示，卡環(huán)502具有氣缸700、裝接到氣缸700的上部的夾持器702、由夾持器702夾持在氣缸700內(nèi)的彈性隔膜704、連接至彈性隔膜704的下端的活塞706和由活塞706向下壓的環(huán)形構(gòu)件708。氣缸700的上端閉合?？梢匝卮怪狈较蚺蛎浐褪湛s的連接板720設(shè)置在環(huán)形構(gòu)件708的外圓周表面和氣缸700的下端之間。連接板720布置成填充環(huán)形構(gòu)件 708和氣缸700之間的間隙。因此，連接板720用來(lái)防止拋光液(漿料)導(dǎo)入環(huán)形構(gòu)件708 和氣缸700之間的間隙。彈性隔膜614包括在彈性隔膜614的邊緣(圓周)處將彈性隔膜614連接至卡環(huán) 502的密封部分722。密封部分722具有向上彎曲的形狀。密封部分722布置成填充彈性隔膜614和環(huán)形構(gòu)件708之間的間隙。密封部分722由可變形材料制成。密封部分722用來(lái)防止拋光液導(dǎo)入彈性隔膜614和環(huán)形構(gòu)件708之間的間隙而允許頂環(huán)主體500和卡環(huán)502 相對(duì)于彼此移動(dòng)。在本實(shí)施例中，密封部分722與彈性隔膜614的邊緣614d形成一個(gè)整體并且具有U形橫截面。在其中未設(shè)置連接板720或密封部分722的情形中，可以將拋光液導(dǎo)入頂環(huán)20的內(nèi)部從而阻止頂環(huán)主體500和頂環(huán)20的卡環(huán)502的正常操作。在本實(shí)施例中，連接板720 和密封部分722可以防止拋光液引入頂環(huán)20內(nèi)部。因此，可以正常地操作頂環(huán)20。彈性隔膜704、連接板720和密封部分722由高強(qiáng)和耐用橡膠材料例如乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。環(huán)形構(gòu)件708被分成上部環(huán)形構(gòu)件708a和下環(huán)形構(gòu)件708b。上環(huán)形構(gòu)件708a 與活塞706接觸。下環(huán)形構(gòu)件708b與拋光表面2 接觸。上環(huán)形構(gòu)件708a和下環(huán)形構(gòu)件 708b具有在環(huán)形構(gòu)件708a和708b的外圓周表面上沿圓周方向延伸的法蘭部分。法蘭部分由夾具730夾持，這樣上環(huán)形構(gòu)件708a和下環(huán)形構(gòu)件708b就被緊固。圖21是圖20中所示夾具730的平面圖。夾具730由柔性材料制成。夾具730的初始形狀基本上是直線形的。當(dāng)夾具730裝接到環(huán)形構(gòu)件708法蘭部分上時(shí)，夾具730變形為具有如圖21中所示切口 730a的環(huán)形。圖22A是顯示夾具730的另一個(gè)實(shí)例的透視圖。在該實(shí)例中使用多個(gè)由硬質(zhì)材料制成的夾具730。圖22A僅僅顯示了夾具730之一。上環(huán)形構(gòu)件708a具有多個(gè)在上環(huán)形構(gòu)件708a的外圓周表面上向外伸出的法蘭部分731a。下環(huán)形構(gòu)件708b具有多個(gè)在下環(huán)形構(gòu)件708b的外圓周表面上向外伸出的法蘭部分731b。每個(gè)夾具730均具有沿環(huán)形構(gòu)件708 的外圓周表面彎曲的形狀。這些夾具730如下裝接至環(huán)形構(gòu)件708。首先，上環(huán)形構(gòu)件708a和下環(huán)形構(gòu)件 708b在法蘭部分731a和731b彼此對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)中彼此接觸。然后，夾具730位于相鄰的法蘭部分之間的縫隙中并且水平地移動(dòng)以?shī)A持法蘭部分731a和731b。因此，上環(huán)形構(gòu)件708a 和下環(huán)形構(gòu)件708b就由夾具730彼此緊固。在該實(shí)例中，如圖22B所示，連接板720具有多個(gè)形成在連接板720的內(nèi)圓周表面上的凸起720a。凸起720a裝配到法蘭部分之間的縫隙中。連接板720裝接到環(huán)形構(gòu)件708上，這樣凸起720a就裝配到法蘭部分之間的縫隙中。 因此，夾具730就固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。如圖20所示，夾持器702具有與由彈性隔膜704形成的壓力室710連通的通道 712。氣缸700具有形成在其上部的通道714。氣缸700的通道714與夾持器702的通道 712連通。上部構(gòu)件600具有與氣缸700的通道714連通的通道716。夾持器702的通道 712經(jīng)由氣缸700的通道714和上部構(gòu)件600的通道716連接至流體供給源(未顯示)。因此，加壓流體就會(huì)通過(guò)通道716、714和712供給至壓力室710。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)將供給壓力室710的流體壓力，彈性隔膜704就可以膨脹和收縮從而垂直地移動(dòng)活塞706。因此，卡環(huán) 502的環(huán)形構(gòu)件708就能以期望的壓力壓在拋光墊22上。彈性隔膜704可能具有多個(gè)沿著圓周方向布置的分離隔膜(未顯示)從而形成多個(gè)壓力室710，壓力室710在彈性隔膜704內(nèi)部沿圓周方向分開(kāi)。希望壓力室710的數(shù)目不少于三個(gè)。在這種情形下，通道712、714和716會(huì)獨(dú)立于每個(gè)壓力室710而形成。為各個(gè)壓力室710設(shè)置了壓力控制器(未顯示)。因此，壓力由壓力控制器獨(dú)立控制的流體就會(huì)通過(guò)通道712、714和716供給到各個(gè)壓力室710中。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)將供給壓力室710的流體壓力，彈性隔膜704就可以膨脹和收縮從而垂直地移動(dòng)活塞706。因此，卡環(huán)502的環(huán)形構(gòu)件708就能以期望的壓力分布?jí)涸趻伖鈮|22上。在上面的實(shí)例中，通過(guò)獨(dú)立地調(diào)節(jié)將供給多個(gè)壓力室710的流體壓力，就可以沿著卡環(huán)502的圓周方向生成非均勻的壓力分布。具體地說(shuō)，環(huán)形構(gòu)件708和將環(huán)形構(gòu)件708 壓在拋光墊22上的多個(gè)壓力室710充當(dāng)沿著卡環(huán)502的圓周方向生成非均勻壓力分布的壓力控制機(jī)構(gòu)。例如，這種壓力控制機(jī)構(gòu)可以控制卡環(huán)502擠壓拋光墊22的壓力，這樣沿拋光臺(tái) 12的旋轉(zhuǎn)方向位于下游的部分就會(huì)受到比沿拋光臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)方向位于上游的部分更高的壓力。在這種情形下，需要依照頂環(huán)20的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)地改變將供給各個(gè)壓力室710的壓力。 當(dāng)頂環(huán)20以高旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，就很難控制壓力從而跟隨旋轉(zhuǎn)。例如，為了克服壓力控制的困難，可以為各個(gè)壓力室710配設(shè)壓力控制閥(未顯示)。壓力控制閥可以依照頂環(huán)20 的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)從而將具有預(yù)定壓力的流體導(dǎo)入各個(gè)壓力室710中。例如，可以在卡環(huán)502上設(shè)置參考點(diǎn)(標(biāo)記)。多個(gè)鄰近的傳感器可以圍繞卡環(huán) 502以等間隔布置。當(dāng)頂環(huán)20旋轉(zhuǎn)時(shí)可以使用鄰近傳感器檢測(cè)參考點(diǎn)。在這種情形下，可以基于鄰近傳感器的檢測(cè)結(jié)果控制卡環(huán)502擠壓拋光墊22的壓力。希望鄰近傳感器的數(shù)目不少于三個(gè)?；蛘?，可以檢測(cè)對(duì)應(yīng)于各個(gè)壓力室710的卡環(huán)502的垂直位移或擠壓拋光表面的實(shí)際擠壓負(fù)載以基于檢測(cè)結(jié)果控制卡環(huán)502擠壓拋光墊22的壓力。在所示實(shí)例中，彈性隔膜704使用由具有彎曲部分的彈性隔膜形成的滾動(dòng)隔膜。 當(dāng)壓力室中由滾動(dòng)隔膜限定的內(nèi)部壓力改變時(shí)，滾動(dòng)隔膜的彎曲部分就會(huì)滾動(dòng)從而拓寬壓力室。當(dāng)壓力室擴(kuò)寬時(shí)，隔膜不會(huì)與外部部件滑動(dòng)接觸并且很難膨脹和收縮。因此，可以極大地減小由于滑動(dòng)接觸造成的摩擦，并且可以延長(zhǎng)隔膜的壽命。另外，可以精確地調(diào)節(jié)卡環(huán) 502擠壓拋光墊22的擠壓力。使用上面的配置，僅僅可以降低卡環(huán)502。因此，即使卡環(huán)502的環(huán)形構(gòu)件708磨損，也可以在下部構(gòu)件606和拋光墊22之間保持恒定的距離。另外，因?yàn)榕c拋光墊22接觸的環(huán)形構(gòu)件708和氣缸700通過(guò)變形的彈性隔膜704連接，所以不會(huì)由偏移負(fù)載生成彎矩。 因此，卡環(huán)502生成的表面壓力就會(huì)均勻，并且卡環(huán)502變成更可能跟隨拋光墊22。如圖19和圖20中所示，上環(huán)形構(gòu)件708a具有多個(gè)垂直延伸的V形槽718。V形槽718以相等的間隔形成在上環(huán)形構(gòu)件708a的內(nèi)表面中。另外，多個(gè)銷649會(huì)從下部構(gòu)件606的周邊部分沿徑向向外伸出。銷649布置成與環(huán)形構(gòu)件708的V形槽718接合。銷 649可以在V形槽718內(nèi)相對(duì)于環(huán)形構(gòu)件708垂直地滑動(dòng)。銷649允許頂環(huán)主體500的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由上部構(gòu)件600和下部構(gòu)件606傳遞至卡環(huán)502從而整體地旋轉(zhuǎn)頂環(huán)主體500和卡環(huán)502。這種配置防止彈性隔膜(滾動(dòng)隔膜)704的扭轉(zhuǎn)并且允許環(huán)形構(gòu)件708在拋光過(guò)程中均勻和平滑地壓在拋光表面22上。另外，可以延長(zhǎng)彈性隔膜704的壽命。因?yàn)轫敪h(huán)主體500的旋轉(zhuǎn)通過(guò)設(shè)置在頂環(huán)主體500上的銷649與卡環(huán)502的V形槽718的接合而傳遞到卡環(huán)502上，所以銷649可以與V形槽718滑動(dòng)接觸以在V形槽718 的表面中形成凹槽。這種凹槽可以強(qiáng)制地放置銷649從而導(dǎo)致卡環(huán)502的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。圖 23是顯示能夠解決這種缺陷的頂環(huán)的局部剖視圖。圖M是圖23中所示頂環(huán)的下部構(gòu)件的平面圖。如圖23和圖M中所示，環(huán)形薄層構(gòu)件740通過(guò)銷741固定到頂環(huán)主體500的下部構(gòu)件606上。多個(gè)滑動(dòng)環(huán)744以相等的間隔裝接到薄層構(gòu)件740的周邊部分上?？ōh(huán)502 的上環(huán)形構(gòu)件708a具有多個(gè)以等間隔沿垂直方向延伸的傳動(dòng)銷742。傳動(dòng)銷742插入到滑動(dòng)環(huán)744中從而在滑動(dòng)環(huán)744內(nèi)滑動(dòng)。頂環(huán)主體500的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由薄層構(gòu)件740、滑動(dòng)環(huán)744 和傳動(dòng)銷742傳遞至卡環(huán)502。因此，頂環(huán)主體500和卡環(huán)502就彼此一體地旋轉(zhuǎn)。在此實(shí)例中，因?yàn)閭鲃?dòng)銷742以大接觸面積與滑動(dòng)環(huán)744接觸，所以可以降低傳動(dòng)銷742和滑動(dòng)環(huán)744的磨損。因此，環(huán)形構(gòu)件708就可以沿垂直方向平滑地移動(dòng)。因此，就可以正常地操作卡環(huán)502。橡膠適合用作薄層構(gòu)件740的材料。當(dāng)薄層構(gòu)件740由橡膠制成時(shí)，就可以減少在頂環(huán)主體500和卡環(huán)502之間傳遞的振動(dòng)。如上所述，可以由將供給彈性隔膜614的中央室660、波紋室661、外部室662和邊緣室663的流體壓力來(lái)控制擠壓半導(dǎo)體晶片的擠壓力。因此，下部構(gòu)件606在拋光過(guò)程中就應(yīng)該設(shè)置得向上離開(kāi)拋光墊22。然而，如果卡環(huán)502磨損，半導(dǎo)體晶片和下部構(gòu)件606之間的距離就會(huì)改變以改變彈性隔膜614的變形方式。因此，半導(dǎo)體晶片上的表面壓力分布也會(huì)改變。表面壓力分布的這種變化會(huì)導(dǎo)致拋光的半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生不穩(wěn)定的輪廓。在所示實(shí)例中，因?yàn)榭ōh(huán)502可以獨(dú)立于下部構(gòu)件606而垂直地移動(dòng)，所以即使卡環(huán)502的環(huán)形構(gòu)件708磨損，也可以在半導(dǎo)體晶片和下部構(gòu)件606之間保持恒定的距離。因此，拋光的半導(dǎo)體晶片的輪廓可以是穩(wěn)定的。在所示實(shí)例中，彈性隔膜614布置成基本上與半導(dǎo)體晶片的整個(gè)表面接觸。然而， 彈性隔膜614可以與半導(dǎo)體晶片的至少一部分接觸。在拋光過(guò)程中，因?yàn)轫敪h(huán)20的卡環(huán)502與拋光表面2 滑動(dòng)接觸，所以卡環(huán) 502(下環(huán)形構(gòu)件708b)就會(huì)逐漸磨損。當(dāng)卡環(huán)502磨損至一定程度時(shí)，環(huán)形構(gòu)件708就不能以期望壓力壓在拋光表面2 上。因此，半導(dǎo)體晶片的輪廓就會(huì)改變。因此，本實(shí)施例使用設(shè)置在推動(dòng)器上的卡環(huán)磨損檢測(cè)器來(lái)測(cè)量卡環(huán)502的磨損量。圖25是顯示具有卡環(huán)磨損檢測(cè)器的推動(dòng)器的剖視圖。如圖25所示，推動(dòng)器800具有用于提高半導(dǎo)體晶片以允許半導(dǎo)體晶片夾持在頂環(huán)主體500的彈性隔膜614上的推動(dòng)臺(tái) 810、用于使頂環(huán)20和推動(dòng)器800定心的卡環(huán)導(dǎo)向裝置815、用于垂直地移動(dòng)推動(dòng)臺(tái)810的第一空氣氣缸818和用于垂直地移動(dòng)推動(dòng)臺(tái)810和卡環(huán)導(dǎo)引件815的第二空氣氣缸819。推動(dòng)臺(tái)810經(jīng)由第一立軸821連接到第一空氣氣缸818上。第一空氣氣缸818經(jīng)由第二立軸822連接到第二空氣氣缸819上。第一立軸821由容納在外殼825內(nèi)的滑動(dòng)導(dǎo)向件擬6滑動(dòng)地支撐?？ōh(huán)導(dǎo)向件815經(jīng)由彈簧830由第一立軸821支撐?？ōh(huán)導(dǎo)向件815 具有在其上端表面處形成的凹槽81fe。凹槽81 與卡環(huán)502的環(huán)形構(gòu)件708的下表面接觸。當(dāng)?shù)诙諝鈿飧?19操作以提高卡環(huán)導(dǎo)向件815和推動(dòng)臺(tái)810時(shí)，環(huán)形構(gòu)件708的下部就會(huì)裝配到凹槽81 中。因此，頂環(huán)20就在推動(dòng)器800上定心。此時(shí)，當(dāng)頂環(huán)20與推動(dòng)器800接觸時(shí)，彈簧830由卡環(huán)導(dǎo)向件815下壓以吸收沖擊。如圖25所示，渦流傳感器(卡環(huán)磨損檢測(cè)器)840裝接到卡環(huán)導(dǎo)向件815上。推動(dòng)臺(tái)810具有面向渦流傳感器840的金屬目標(biāo)板841。渦流傳感器840使用目標(biāo)板841測(cè)量推動(dòng)臺(tái)810和卡環(huán)導(dǎo)向件815之間的距離?？ōh(huán)磨損檢測(cè)器并不限于渦流傳感器并且可以包括任意類型的傳感器，包括激光傳感器、超聲波傳感器和線性刻度傳感器。兩個(gè)傳遞半導(dǎo)體晶片W的線性運(yùn)輸器850和860和兩個(gè)由線性運(yùn)輸器850和860 夾持的晶片托盤(pán)870和880布置在頂環(huán)20和推動(dòng)器800之間。半導(dǎo)體晶片經(jīng)由晶片托盤(pán) 870和880由推動(dòng)臺(tái)810加載到頂環(huán)20上并且從頂環(huán)20上卸除。線性輸送器850和860 用來(lái)在拋光設(shè)備和傳遞機(jī)器人(未顯示)之間傳遞半導(dǎo)體晶片W。線性輸送器850和860 配置成沿水平方向移動(dòng)。線性運(yùn)輸器850用于裝載半導(dǎo)體晶片，而線性運(yùn)輸器860用于卸除半導(dǎo)體晶片。線性運(yùn)輸器850布置在線性運(yùn)輸器860上方。盡管線性運(yùn)輸器850和線性運(yùn)輸器860在圖25中顯示為彼此垂直地對(duì)齊，但是實(shí)際上線性運(yùn)輸器850和線性運(yùn)輸器860 可以并行地移動(dòng)從而彼此相交。當(dāng)半導(dǎo)體晶片加載到頂環(huán)20上時(shí)，推動(dòng)臺(tái)810提升具有放置在其上的半導(dǎo)體晶片 W的晶片托盤(pán)870以將半導(dǎo)體晶片W輸送至頂環(huán)20。然后，半導(dǎo)體晶片W夾持在頂環(huán)20上。 當(dāng)半導(dǎo)體晶片從頂環(huán)20上卸除時(shí)，推動(dòng)臺(tái)810提升晶片托盤(pán)880以接收從頂環(huán)20釋放的半導(dǎo)體晶片W。因此，半導(dǎo)體晶片W就置于晶片托盤(pán)880上。推動(dòng)器800布置在拋光臺(tái)12 附近(參見(jiàn)圖14)。當(dāng)半導(dǎo)體晶片由推動(dòng)器800接收或輸送時(shí)，支撐軸14就會(huì)旋轉(zhuǎn)，這樣頂環(huán)20就位于推動(dòng)器800上方。下面將參照?qǐng)D25至圖四描述推動(dòng)器800的操作。首先，如圖沈中所示，線性運(yùn)輸器850移動(dòng)，這樣具有將被拋光的半導(dǎo)體晶片W的晶片托盤(pán)870就位于推動(dòng)器800的上方。然后，如圖27所示，第二空氣氣缸819操作以提升第一空氣氣缸818、推動(dòng)臺(tái)810和卡環(huán)導(dǎo)向件815，這樣卡環(huán)導(dǎo)向件815就與環(huán)形構(gòu)件708的下表面接觸。另外，如圖觀所示， 第一空氣氣缸818操作以提升推動(dòng)臺(tái)810。因此，晶片托盤(pán)870就會(huì)與半導(dǎo)體晶片W —起提升。然后，半導(dǎo)體晶片W就夾持至(或吸引至)頂環(huán)20。之后，頂環(huán)20移動(dòng)至拋光臺(tái)12 上方的位置。因此，半導(dǎo)體晶片W就會(huì)在拋光臺(tái)12上進(jìn)行拋光。在完成拋光處理以后，支撐軸14就會(huì)旋轉(zhuǎn)以將頂環(huán)20移動(dòng)到在推動(dòng)器800上方的位置。此時(shí)，線性運(yùn)輸器860就會(huì)移動(dòng)，這樣托盤(pán)880就會(huì)位于推動(dòng)器800上方。然后， 第二空氣氣缸819操作以提升第一空氣氣缸818、推動(dòng)臺(tái)810和卡環(huán)導(dǎo)向件815，這樣卡環(huán)導(dǎo)向件815就與環(huán)形構(gòu)件708的下表面接觸。此時(shí)，如圖四所示，已拋光的半導(dǎo)體晶片W 就會(huì)從頂環(huán)20釋放并且放置在晶片托盤(pán)880上。第二空氣氣缸819操作以降低推動(dòng)臺(tái)810 和卡環(huán)導(dǎo)向件815。然后，線性運(yùn)輸器860移動(dòng)以將半導(dǎo)體晶片W輸送至傳遞機(jī)器人(未顯示)°當(dāng)卡環(huán)導(dǎo)向件815與環(huán)形構(gòu)件708下表面接觸時(shí)(參見(jiàn)圖27和四)，就會(huì)依照環(huán)形構(gòu)件708的磨損量改變由彈簧830支撐的卡環(huán)導(dǎo)向件815的位置。因?yàn)橥苿?dòng)臺(tái)810固定到第一立軸821上，所以可以連續(xù)地固定推動(dòng)臺(tái)810的位置?？刂破?7可操作以使是由渦流傳感器840測(cè)量的卡環(huán)導(dǎo)向件815和推動(dòng)臺(tái)810之間的距離與參考值(初始距離)以計(jì)算環(huán)形構(gòu)件708(卡環(huán)502)的磨損量。環(huán)形構(gòu)件708(卡環(huán)502)的磨損量可以由推動(dòng)臺(tái)810在卡環(huán)導(dǎo)向件815與卡環(huán)502接觸的狀態(tài)中提升時(shí)渦流傳感器840的測(cè)量值的變化(推動(dòng)臺(tái)810的運(yùn)動(dòng)距離)計(jì)算得來(lái)。具體地說(shuō)，表示渦流傳感器840的測(cè)量值的變化與環(huán)形構(gòu)件708的磨損量之間的相互關(guān)系的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在控制器47的存儲(chǔ)設(shè)備中并且用于基于渦流傳感器840的測(cè)量值的變化計(jì)算環(huán)形構(gòu)件708的磨損量。在傳統(tǒng)拋光設(shè)備中，渦流傳感器嵌入拋光臺(tái)中，并且金屬目標(biāo)嵌入卡環(huán)中。所述目標(biāo)的位置由渦流傳感器檢測(cè)以測(cè)量卡環(huán)的磨損量。然而，在這種情形下，因?yàn)閽伖鈮|位于渦流傳感器和目標(biāo)之間，所以需要考慮拋光墊的磨損量。因此，就很難精確地測(cè)量卡環(huán)的磨損量。在上面的實(shí)例中，渦流傳感器840可以執(zhí)行測(cè)量而不會(huì)受到拋光墊或其它部件的影響。 因此，可以精確地測(cè)量環(huán)形構(gòu)件708的磨損量。當(dāng)半導(dǎo)體晶片被加載或卸除時(shí)可以測(cè)量環(huán)形構(gòu)件708的磨損量。當(dāng)環(huán)形構(gòu)件708 的總磨損量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制器47發(fā)出信號(hào)以指示環(huán)形構(gòu)件708應(yīng)該更換。用于拋光處理或拋光處理組的磨損量記錄在控制器47的存儲(chǔ)設(shè)備中，這樣就可以通過(guò)控制器47監(jiān)視磨損量的變化。如果拋光處理或拋光處理組的磨損量超過(guò)預(yù)定閾值，控制器47就會(huì)確定拋光處理并未正常地執(zhí)行。下面將描述該操作。環(huán)形構(gòu)件708的磨損量取決于各種因素，包括應(yīng)用到環(huán)形構(gòu)件708上的擠壓力 (壓力室710中的壓力)、包含在拋光液中的主要成份的濃度、拋光液中磨粒的濃度和拋光液的流速。用于拋光處理的環(huán)形構(gòu)件708(卡環(huán)50 的磨損量基本上是恒定的，除非這些因素發(fā)生改變。因此，當(dāng)用于拋光處理的環(huán)形構(gòu)件708的磨損量超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，可以看出，拋光處理并未正常地執(zhí)行。在這種情形下，例如，當(dāng)壓力室710內(nèi)的壓力和拋光液的流速保持在預(yù)定值時(shí)，就可以認(rèn)為拋光液的成份或磨粒的濃度不正確。因此，通過(guò)使用多個(gè)傳感器，就可以指定異常拋光處理的原因。另外，環(huán)形構(gòu)件708的磨損量和半導(dǎo)體晶片的拋光輪廓之間的相關(guān)性可以在控制器47的存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)為拋光特性數(shù)據(jù)(相關(guān)性數(shù)據(jù))。在拋光過(guò)程中可以由控制器47 基于相關(guān)性數(shù)據(jù)控制環(huán)形構(gòu)件708的擠壓力。例如，在其中用于拋光處理的環(huán)形構(gòu)件708 的磨損量降低的情形中，即使環(huán)形構(gòu)件708仍以相同的擠壓力壓在拋光墊22上，因?yàn)榄h(huán)形構(gòu)件708的總磨損量提高，所以并沒(méi)有足夠的壓力施加到拋光墊22。在該情形下，會(huì)希望控制器47基于相關(guān)性數(shù)據(jù)校正環(huán)形構(gòu)件708的擠壓力從而延長(zhǎng)環(huán)形構(gòu)件708的壽命。另外，可以在拋光處理開(kāi)始之前執(zhí)行拋光模擬。在這種情形下，可以通過(guò)基于模擬結(jié)果和期望拋光輪廓的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)形構(gòu)件708的擠壓力和中心室660、波紋室661、外室 662和邊緣室663的內(nèi)部壓力，從而獲得適當(dāng)?shù)膾伖廨喞?。除了環(huán)形構(gòu)件708的磨損量，可以監(jiān)視拋光墊22的磨損的變化來(lái)確定拋光處理是否正常地執(zhí)行。具體地說(shuō)，用于拋光處理的拋光墊22的磨損量基本上恒定，除非拋光條件例如拋光液的流速發(fā)生改變。因此，可以通過(guò)監(jiān)視拋光墊22的磨損量的變化來(lái)檢測(cè)拋光條件的變化。在這種情形下，當(dāng)用于拋光處理或拋光處理組的拋光墊22的磨損量超過(guò)預(yù)定閾值(例如預(yù)定的第一閾值)時(shí)，就可以確定拋光處理并未正常地執(zhí)行。另外，可以依照環(huán)形構(gòu)件708的磨損量預(yù)先準(zhǔn)備處方，例如包括頂環(huán)20的旋轉(zhuǎn)速度和環(huán)形構(gòu)件708的擠壓力的拋光條件。處方可以響應(yīng)來(lái)自控制器47的信號(hào)而變化。在該情形下，可以延長(zhǎng)環(huán)形構(gòu)件 708的壽命。圖14中所示的修整器50使附著在修整器50的下表面上的針狀金剛石顆粒與拋光墊22滑動(dòng)接觸以移除一部分拋光表面22a。因此，金剛石顆粒就會(huì)逐漸磨損。如果金剛石顆粒磨損至某種程度，就不能獲得拋光表面22a的希望的表面粗糙度。因此就會(huì)減少保持在拋光表面2 的磨粒的量，這樣就不能正常地執(zhí)行拋光處理。在本實(shí)施例中，金剛石顆粒的磨損量是通過(guò)下列方法測(cè)量的。每單位時(shí)間由修整器50移除的拋光墊22的量在下文中被稱為切削率，它取決于修整器50壓在拋光表面2 上的擠壓力和金剛石顆粒的形狀。因此，由于金剛石顆粒在其中以恒定擠壓力擠壓修整器50的情形中磨損，所以可以降低切削率。在本實(shí)施例中，切削率(即，單位時(shí)間拋光表面22a的位移)是由上述位移傳感器60測(cè)量的。在控制器47中，切削率即單位時(shí)間拋光表面2 的位移(拋光墊22的磨損量)是基于來(lái)自位移傳感器60的輸出信號(hào)(測(cè)量值)進(jìn)行計(jì)算的。表示切削率和修整器50(即金剛石顆粒)的磨損量之間相關(guān)性的數(shù)據(jù)預(yù)先輸入到控制器47中。然后，控制器47從數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算修整器50的磨損量。當(dāng)修整器50的總磨損量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制器47發(fā)出信號(hào)以指示修整器50應(yīng)該更換。因此，位移傳感器60也充當(dāng)修整器磨損檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)修整器 50的磨損。如上所述，當(dāng)金剛石顆粒磨損時(shí)，就會(huì)降低保持在拋光表面2 上的磨粒的量。因此，就會(huì)認(rèn)為用于拋光處理的卡環(huán)502(環(huán)形構(gòu)件708)的磨損量(移除)也會(huì)降低。如果用于拋光處理或拋光處理組的卡環(huán)502的磨損量低于預(yù)定閾值(例如預(yù)定的第二閾值)時(shí)， 控制器47就可以確定拋光處理并未正常地執(zhí)行。修整器50的操作處方(修整狀況例如修整時(shí)間、修整器50的旋轉(zhuǎn)速度和將修整器50壓在拋光墊22上的擠壓力)可以通過(guò)控制器47依照修整器50的磨損量而改變。如上所述，可以檢測(cè)隨時(shí)間改變的磨損量并且檢測(cè)磨損部件例如環(huán)形構(gòu)件708、拋光墊22和修整器50的磨損量。因此，可以是實(shí)現(xiàn)下面的效果。1)可以檢測(cè)和延長(zhǎng)各個(gè)磨損部件的壽命?？梢詸z測(cè)和預(yù)測(cè)磨損部件的更換定時(shí)。2)可以通過(guò)表示磨損部件的磨損量和拋光輪廓之間的相關(guān)性的累積的相關(guān)性數(shù)據(jù)來(lái)適當(dāng)?shù)乜刂茠伖鈼l件，這些拋光條件包括磨損部件的擠壓狀況、頂環(huán)內(nèi)壓力室的內(nèi)壓力、拋光液的狀況(溫度、PH等)、頂環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度、拋光臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度和襯底與拋光墊之間的相對(duì)速度。3)可以檢測(cè)拋光處理的異常。圖30是顯示依照本發(fā)明的第六實(shí)施例的拋光設(shè)備中的頂環(huán)1020的示意圖。如圖 30所示，頂環(huán)1020具有卡環(huán)1302，卡環(huán)1302包括上環(huán)形構(gòu)件1408a和下環(huán)形構(gòu)件1408b。 圖31是上環(huán)形構(gòu)件1408a和下環(huán)形構(gòu)件1408b的放大圖。如圖31所示，下環(huán)形構(gòu)件1408b 具有與拋光表面2 接觸的下表面1400以及上錐面1401。上環(huán)形構(gòu)件1408a具有與下環(huán)形構(gòu)件1408b的上錐面1401接觸的下錐面1402。垂直地移動(dòng)的卡環(huán)1302配置成沿卡環(huán)1302的徑向略微移動(dòng)。在卡環(huán)1302和拋光表面2 之間生成的摩擦力和夾持襯底W的徑向力會(huì)在拋光過(guò)程中施加到卡環(huán)1302上。 因此，卡環(huán)1302在拋光過(guò)程中會(huì)沿拋光臺(tái)22的旋轉(zhuǎn)方向偏心地定位在下游。在本實(shí)施例中，如圖30和31所示，上環(huán)形構(gòu)件1408a和下環(huán)形構(gòu)件1408b彼此在錐面1402和1401上接觸以將施加到保持器環(huán)1302上的徑向力FR轉(zhuǎn)換為向下的力FD。因此，在本實(shí)施例中，具有錐面1402的上環(huán)形構(gòu)件1408a和具有錐面1401的下環(huán)形構(gòu)件1408b充當(dāng)用于沿著卡環(huán)1302的圓周方向生成非均勻壓力分布的壓力控制機(jī)構(gòu)。尤其地，卡環(huán)1302擠壓拋光墊22的擠壓力被控制成沿拋光臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)方向位于下游的部分受到比沿拋光臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)方向位于上游的部分更高的壓力。輥?zhàn)涌梢栽O(shè)置在錐面1401和錐面1402之間以平滑地生成向下的力。圖32是顯示依照本發(fā)明的第七實(shí)施例的拋光設(shè)備中的頂環(huán)的部分放大圖。如圖 32所示，頂環(huán)具有集成了圖15所示卡環(huán)502和第六實(shí)施例中卡環(huán)1302的卡環(huán)2302。具體地說(shuō)，卡環(huán)2302具有環(huán)形構(gòu)件M08，環(huán)形構(gòu)件M08被分成與活塞706接觸的上環(huán)形構(gòu)件 2408a和與拋光表面2 接觸的下環(huán)形構(gòu)件M08b。下環(huán)形構(gòu)件2408b具有與拋光表面2 接觸的下表面以及上錐面MOl。上環(huán)形構(gòu)件2408a具有與下環(huán)形構(gòu)件M08b的錐面MOl 接觸的下錐面M02。卡環(huán)1302具有多個(gè)沿著卡環(huán)1302的圓周方向分開(kāi)的壓力室710。在本實(shí)施例中，因?yàn)閴毫刂茩C(jī)構(gòu)是由卡環(huán)2302的上環(huán)形構(gòu)件MOSa和下環(huán)形構(gòu)件MOSb形成的，所以不需要提供多個(gè)壓力室710。然而，可以在卡環(huán)2302中設(shè)置多個(gè)壓力室 710。因?yàn)閴毫κ?10設(shè)置在上環(huán)形構(gòu)件2408a上方，所以壓力室710可以吸收通過(guò)接觸錐面M02和MOl而生成的向下的力，除非上環(huán)形構(gòu)件MOSa的垂直運(yùn)動(dòng)受到限制。在該情形下，大于由壓力室710施加的力的那些力不會(huì)被施加到環(huán)形構(gòu)件M08上。因此，在本實(shí)施例中，會(huì)在氣缸700的內(nèi)圓周表面上設(shè)置約束構(gòu)件觀00。約束構(gòu)件觀00會(huì)與上環(huán)形構(gòu)件2408a接觸以限制上環(huán)形構(gòu)件M08a的垂直運(yùn)動(dòng)。例如，約束構(gòu)件觀00可以由具有大摩擦系數(shù)的橡膠制成。使用這種約束構(gòu)件觀00，可以防止上環(huán)形構(gòu)件MOSa沿拋光臺(tái)22的旋轉(zhuǎn)方向在下游升高。因此，就可以提高由錐面M02和MOl的接觸生成的力，從而大于由壓力室710生成的力。因此，就可以沿拋光臺(tái)22的旋轉(zhuǎn)方向在下游的位置上確實(shí)提高卡環(huán)2302的擠壓力。如同第六實(shí)施例一樣，輥?zhàn)涌梢栽O(shè)置在錐面MOl和錐面M02之間。雖然已經(jīng)顯示和詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在其中做出各種改變和變體而不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適合用于拋光襯底例如半導(dǎo)體晶片為平鏡面精加工的拋光設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種拋光設(shè)備，包括 具有拋光表面的拋光墊；設(shè)計(jì)成朝向所述拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體；設(shè)計(jì)成擠壓所述拋光表面的卡環(huán)，所述卡環(huán)設(shè)置在所述頂環(huán)主體的周邊部分處； 設(shè)置在所述頂環(huán)主體下部處的彈性隔膜，所述彈性隔膜與至少一部分襯底接觸；和蓋住所述彈性隔膜和所述卡環(huán)之間的間隙的密封構(gòu)件。
2.一種拋光設(shè)備，包括 具有拋光表面的拋光墊；設(shè)計(jì)成朝向所述拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體；設(shè)計(jì)成擠壓所述拋光表面的卡環(huán)，所述卡環(huán)設(shè)置在所述頂環(huán)主體的周邊部分處； 可操作地從所述頂環(huán)主體接收襯底并且向它傳送襯底的推動(dòng)器；以及用于檢測(cè)所述卡環(huán)的磨損的卡環(huán)磨損檢測(cè)器，所述卡環(huán)磨損檢測(cè)器設(shè)置在所述推動(dòng)器中。
3.如權(quán)利要求2所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述推動(dòng)器包括 與所述卡環(huán)的下表面接觸的卡環(huán)導(dǎo)向裝置，和可操作地將襯底推到所述頂環(huán)主體的下表面上的推動(dòng)臺(tái)，其中所述卡環(huán)磨損檢測(cè)器可操作地測(cè)量所述卡環(huán)導(dǎo)向裝置和所述推動(dòng)臺(tái)之間的距離。
4.一種拋光設(shè)備，包括 具有拋光表面的拋光墊；設(shè)計(jì)成朝向所述拋光表面擠壓襯底的頂環(huán)主體；設(shè)計(jì)成擠壓所述拋光表面的卡環(huán)，所述卡環(huán)設(shè)置在所述頂環(huán)主體的周邊部分處； 用于修整所述拋光表面的修整器；用于檢測(cè)所述拋光設(shè)備中的至少一個(gè)部件的磨損的磨損檢測(cè)器；和算術(shù)單元，可操作地基于所述磨損檢測(cè)器的信號(hào)計(jì)算所述至少一個(gè)部件的磨損量，并且基于拋光處理或者多組拋光處理的磨損量確定拋光是否正常進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述算術(shù)單元可操作地基于拋光處理或者多組拋光處理的磨損量與預(yù)定閾值的比較來(lái)檢測(cè)拋光是否異常。
6.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述算術(shù)單元可操作地確定所述至少一個(gè)部件的總磨損量是否達(dá)到預(yù)定值。
7.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述磨損檢測(cè)器包括用于檢測(cè)所述卡環(huán)的磨損的卡環(huán)磨損檢測(cè)器。
8.如權(quán)利要求7所述的拋光設(shè)備，其特征在于，還包括可操作地從所述頂環(huán)主體接收襯底并且向所述頂環(huán)主體傳送襯底的推動(dòng)器，以及所述卡環(huán)磨損檢測(cè)器設(shè)置在所述推動(dòng)器中。
9.如權(quán)利要求8所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述推動(dòng)器包括 與所述卡環(huán)的下表面接觸的卡環(huán)導(dǎo)向裝置，和可操作地將襯底推到所述頂環(huán)主體的下表面上的推動(dòng)臺(tái)，其中所述卡環(huán)磨損檢測(cè)器可操作地測(cè)量在所述卡環(huán)導(dǎo)向裝置和所述推動(dòng)臺(tái)之間的距
10.如權(quán)利要求7所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述頂環(huán)主體擠壓襯底的擠壓力根據(jù)所述卡環(huán)的磨損量而改變。
11.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述磨損檢測(cè)器包括用于檢測(cè)所述拋光墊的磨損的拋光墊磨損檢測(cè)器。
12.如權(quán)利要求11所述的拋光設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述修整器接觸所述拋光表面時(shí)， 所述拋光墊磨損檢測(cè)器可操作地測(cè)量所述修整器的位置。
13.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，還包括用于檢測(cè)所述修整器的磨損的修整器磨損檢測(cè)器。
14.如權(quán)利要求13所述的拋光設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述修整器接觸所述拋光表面時(shí)， 所述修整器磨損檢測(cè)器可操作地測(cè)量所述修整器的位置，其中所述算術(shù)單元可操作地基于所述修整器磨損檢測(cè)器的信號(hào)計(jì)算切削速率并且基于計(jì)算的切削速率計(jì)算所述修整器的磨損量，該切削速率指的是所述修整器每單位時(shí)間除去的所述拋光墊的量。
15.如權(quán)利要求14所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述修整器的修整時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度和所述修整器被壓向所述拋光墊的擠壓力的至少之一根據(jù)所述修整器的磨損量而改變。
16.如權(quán)利要求4所述的拋光設(shè)備，其特征在于，所述卡環(huán)還包括 具有在其中形成的壓力室的滾動(dòng)隔膜，用于向壓力室供給流體從而使所述滾動(dòng)隔膜沿垂直方向膨脹或者收縮的通道，和根據(jù)所述滾動(dòng)隔膜沿垂直方向可移動(dòng)的環(huán)形構(gòu)件，所述環(huán)形構(gòu)件與所述拋光表面接觸。
全文摘要
拋光設(shè)備(1)具有拋光墊(22)、用于夾持半導(dǎo)體晶片(W)的頂環(huán)(20)、可操作地沿垂直方向移動(dòng)頂環(huán)(20)的垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)、當(dāng)頂環(huán)(20)的下表面接觸拋光墊(22)時(shí)可操作地檢測(cè)頂環(huán)(20)的距離測(cè)量傳感器(46)、可操作地基于距離測(cè)量傳感器(46)檢測(cè)到的位置計(jì)算頂環(huán)(20)拋光半導(dǎo)體晶片(W)的最佳位置的控制器(47)。垂直運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)包括可操作地將頂環(huán)(20)移動(dòng)到最佳位置的滾珠絲桿機(jī)構(gòu)(30，32，38，42)。
文檔編號(hào)B24B37/07GK102513920SQ20111044790
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者安田穗積, 戶川哲二, 福島誠(chéng), 鍋谷治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所