[发明专利]基片托板系统与用于抛光基片的方法

说明书

本申请是2003年11月28日提交的申请号为02810852.3的发明专利申请“抛光装置与抛光方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种对基片进行平面化抛光的装置，特别涉及用于对诸如半导体晶片之类的基片进行化学抛光以使其平面化的装置。

背景技术

在早期的抛光装置中，待抛光的基片被夹持在基片托板的下表面。然后，为了抛光基片，在基片与抛光垫之间建立一种相对运动的同时，对抛光垫的抛光表面供给抛光稀浆，将基片压贴在抛光垫上。基片托板上设置了一种保持环，用于避免在抛光过程中，基片从基片托板的下表面移位。基片被保持环环绕，以保持基片在基片托板上处于应有位置。

但是，当在弹性抛光垫上进行抛光时，在工件的外周边缘发生过度抛光，产生称为“边缘倒圆”的结果。为了消除这种边缘倒圆的结果，将保持环压贴在抛光垫上，使保持环的外周边略微向下褶曲。

在传统的抛光装置中，例如在上述装置中，虽然采用将保持环压贴在抛光垫上的方法，解决边缘倒圆的问题，从而使被抛光的工件表面的最终精度提高，仍然导致抛光稀浆在被抛光工件表面上的不良分布，这使得抛光速度降低，因此降低生产率。这种倾向在被抛光表面是金属膜时特别明显。因此，传统的抛光装置不适于做高速抛光，高速抛光需要对被抛光表面供给大量的抛光稀浆。

近来，已经开发了用固定磨料(fixed abrasive)替代抛光垫的抛光装置。因为，当工件压贴在固定磨料上时，固定磨料几乎不会产生形状变化，工件发生的边缘倒圆极小，即使在不存在从保持环向下的压力的情况下也是如此。但是，当用这种固定磨料在传统抛光装置上进行抛光时，因为保持环现在是被压贴在固定磨料上，保持环磨损更快，降低了保持环的使用寿命，导致相应的成本提高。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种抛光装置和一种抛光方法，使能在进行抛光时消除这种边缘倒圆，从而提高被抛光工件表面的最终精度；而且，使大量的抛光液可以供给至进行抛光的表面，从而提高抛光速度和提高生产率。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，例如如图1和2所示，抛光装置1包括：基片托板10，具有保持环3，该保持环环绕基片S，用于保持基片S；抛光工具15，用于抛光基片S；基片加压装置11，用于使基片S与抛光工具15的抛光表面17接触；保持环加压装置16，用于使保持环3与抛光表面17接触；保持环位置调节装置4，用于调节保持环3与抛光表面17之间的位置，使在基片S与抛光表面17接触的情况下，保持环与抛光表面两者之间形成一个间隙。

这种结构具有一种保持环加压装置16，用于将保持环压贴在抛光表面17上。当用抛光表面17进行抛光时，这可以避免在被抛光表面SA上形成“边缘倒圆”，因此，提高了被抛光基片S的表面最终精度。这种结构还包括一种保持环位置调节装置4。当需要时，该装置可以用于调节保持环3与抛光表面17之间的位置关系，使得当基片S被压贴在抛光表面时，在保持环3与抛光表面之间，将形成间隙。当做到这些时，在保持环3与抛光表面17之间没有物理接触，提高了抛光速度(抛光率)，于是提高了生产率。

此外，根据本发明的第二方面，对第一方面所述的抛光装置1，增加两个传感器(18和19)，用于传感基片S被抛光工具15抛光的抛光量。这使得本装置能够在下述两种抛光方式之间，向后切换或向前切换，从而根据由传感器(18和19)所传感的已经完成抛光量的信息，进行适当的抛光，致于这两种抛光方式，一种方式是，由保持环加压装置16，将保持环3压贴在抛光表面17上进行抛光，而另一种方式是，保持环3不与抛光表面17接触的情况下进行抛光。

此外，根据本发明的第三方面，是实现上述目的的抛光方法，例如图1和2所示，该方法包括：第一步骤，将基片S夹持在基片托板10上，该基片被保持环3所环绕；第二步骤，使基片S与抛光表面17接触，与此同时，调节保持环3与抛光表面17之间的位置关系，使在此两者之间形成间隙，并还在基片S与抛光表面17之间形成相对运动以进行抛光；第三步骤，使基片S与抛光表面17接触，与此同时，压保持环3，使其与抛光表面17接触，并也在基片S与抛光表面17之间形成相对运动以进行抛光。

此外，根据本发明的第四方面的抛光方法，是上述第三方面的抛光方法，其中，第二步骤中的抛光表面17，是一种固定磨料15B；而第三步骤中的抛光表面17，是一种抛光垫15A。