抛光设备的利记博彩app

专利名称：抛光设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种抛光设备，更具体地涉及一种用于将待抛光的物体(基 体)例如半导体晶片抛光至镜面光洁度的抛光设备。
背景技术：
近年来，半导体装置中的高集成度和高密度要求越来越小的布线形式 或者互相连接，并且也要求越来越多的互连层。在更小的电路中的多层互 连导致更多的台阶(St印S)，这些台阶造成下互连层的表面不规则。互连 层数的增加造成薄膜台阶构造上薄膜涂敷(台阶覆盖)性能变差。因此， 更好的多层互连需要有改进的台阶覆盖和适宜的表面平面化。另外，因为 通过小型化光刻过程使光刻光学系统的聚焦深度更小，所以半导体装置的 表面需要被磨平，使得半导体装置表面上的不规则台阶落入到聚焦深度内。因此，在半导体装置的制造过程中，使半导体装置的表面平面化变得越来越重要。最重要的平面化技术之一是化学机械抛光(CMP)。因此，一 直采用化学机械抛光设备，用于磨光半导体晶片的表面。在化学机械抛光 设备中，在将其中包含磨粒例如二氧化硅(Si02)的抛光液供给到抛光面例 如抛光垫上的同时，基片例如半导体晶片与抛光面滑动接触，使得基片得 到抛光。这种类型的抛光设备包括抛光台，抛光台具有由抛光垫形成的抛光面， 以及基片保持装置，该保持装置被称为顶环或者抛光头，用于保持基片例 如半导体晶片。当半导体晶片由这种抛光设备抛光时，通过基片保持装置 在预定压力下将半导体晶片保持并压靠在抛光面上。这时，抛光台和基片 保持装置相对彼此移动使得半导体晶片与抛光面滑动接触，这样将半导体 晶片的表面抛光到镜面光洁度。在这种抛光设备中，如果施加在正在被抛光的半导体晶片与抛光垫的 抛光面之间的相对压力在半导体晶片的整个表面上不一致，那么，半导体晶片的表面在其不同区域根据施加在其上的压力会抛光不充分或者抛光过 度。习惯上通过提供由位于基片保持装置底部的弹性膜形成的压力腔并向 压力腔供给例如空气的流体以在穿过弹性薄膜的流体压力下按压半导体晶 片来使施加在半导体晶片上的压力一致。如果抛光设备利用由合成树脂制成的抛光垫抛光半导体晶片，那么， 在每次被修整以及在使用一段时间后，抛光垫就会日益磨损。为了保持由 顶环或抛光头固定的半导体晶片上的表面压力分布不变，需要在抛光期间 保持顶环或抛光头与抛光垫之间的距离不变。根据日本特许公开号为2004-154933的专利文献中所披露的抛光设备， 降低用于保持基片例如半导体晶片的抛光头以使抛光头和基片待抛光表面 与抛光垫接触。当位于抛光头上的辅助承载件(卡盘)的底面与弹性膜的 上表面相接触时，抛光头的垂直位置(高度)由传感器检测，并且抛光头 从检测的垂直位置提升预定距离，以保持辅助承载件底面与弹性膜上表面 之间的距离也就是辅助承载件底面与抛光垫之间的距离不变。用于检测抛 光头垂直位置的传感器被安装到固定抛光头的轴上，并且止动器被安装到 支撑臂(固定部件)上，该支撑臂在其整体上保持抛光头。传感器通过检 测传感器与止动器之间的距离来检测抛光头的垂直位置(高度)。根据日本特许公开号为2006-128582的专利文献中所披露的抛光设备，降低用于保持半导体晶片的顶环，直至顶环的底面接触抛光垫的抛光面， 于是传感器或类似物检测顶环的位置，然后从检测到的顶环位置获取抛光 垫抛光面的垂直位置。这个过程被称为垫搜索。根据获取的抛光面垂直位 置计算出抛光时最佳顶环位置。由于先前的抛光和修整造成抛光垫被磨损， 因此测量出抛光垫的磨损量，并根据测量出的抛光垫的磨损量计算出抛光 时采用的顶环的最佳垂直位置。用于提升或降低顶环的伺服电机被通电以 降低顶环，然后，当顶环到达计算的最佳垂直位置时，停止供电。以这种 方式，控制顶环以保持顶环与抛光垫的抛光面之间的距离不变。在日本特许公开号为2004-154933的专利文献所披露的抛光设备中， 为了保持辅助承载件的底面与弹性膜的上表面之间的距离也就是辅助承载 件的底面与抛光垫之间的距离不变，在进行抛光过程之前必须降低保持基 片的抛光头以使抛光头和基片的待抛光表面与抛光垫接触，当抛光头接触抛光垫时，测量抛光头的垂直位置，接着使抛光头提升预定距离。抛光头 与抛光垫接触以及随后提升抛光头所需的时间增加了抛光过程的总体抛光 时间，导致抛光设备生产能力下降。在日本特许公开号为2006-128582的专利文献所披露的抛光设备中， 实施垫搜索，在该过程中降低保持半导体晶片的顶环直至顶环的底面与抛 光垫的抛光面接触，于是通过传感器检测顶环的位置，然后根据检测到的 顶环位置获取抛光垫抛光面的垂直位置。在垫搜索之后，根据获得的抛光 面的垂直位置计算抛光时采用的最佳顶环位置。由于先前的抛光和修整造 成抛光垫被磨损，因此测量抛光垫的磨损量，并且根据测量出的抛光垫的 磨损量计算抛光过程中采用的最佳顶环垂直位置。基于计算出的最佳垂直 位置，控制顶环与抛光垫的抛光面之间的距离保持不变。在抛光过程之前 控制顶环的垂直位置所需的时间比日本特许公开号为2004-154933的专利 文献中披露的抛光设备要短很多。本申请的申请人已经采用了在抛光过程 之前基于抛光垫磨损量计算和控制顶环最佳垂直位置的过程。随着抛光设 备连续操作抛光的基片数量不断增加，以及累计的抛光时间的不断增加， 基片的抛光轮廓发生变化。本发明的发明人已经进行了各种实验并且分析了实验结果，用来找出 在抛光设备的连续操作期间基片的抛光轮廓发生变化的原因。结果，发现 由于旋转保持部件的摩擦造成温度升高，使得用于保持顶环并提升和降低 顶环的顶环轴趋于伸长，因此，顶环要被定位在比计算出的顶环最佳垂直 位置更低的位置上。在日本特许公开号为2004-154933的专利文献所披露的抛光设备以及 日本特许公开号为2006-128582的专利文献所披露的抛光设备中，执行垫 搜索以使保持半导体晶片的抛光头或者顶环与抛光垫接触，用于抛光过程 中抛光头或者顶环的最佳垂直位置(预设的抛光位置)。在垫搜索过程中， 半导体晶片和辅助承载件(卡盘)趋于通过弹性膜互相接触。这时，由于 最大约1500N的力被施加在半导体晶片的局部区域上，因此装配在半导体 晶片上的装置可能被损坏或被破坏。特别地，用来提升和降低顶环或抛光头的顶环轴通过进给滚珠丝杠、 电动机以及齿轮致动以精确进给。因此，齿轮、滚珠丝杠以及其它机械元件会造成大的机械损失。当顶环轴致动以精确进给时，向电动机施加一定 的转矩极限。然而，如果在低转矩下操作电动机以使顶环轴进给，则电动 机可能因为瞬间大的机械损失而停转。用于使顶环轴可靠进给的转矩范围为电动机最大转矩值的25%至30%。当顶环与抛光垫接触同时顶环轴在为最 大转矩值的30%的电动机转矩下得到进给时，最大约1500N的负荷被强加到 顶环轴上。与通过由弹性膜形成的压力腔对半导体晶片施加一致压力的情 形不一样，该负荷被施加到作为产品晶片的半导体晶片的局部区域上，而 不是它的整个表面上。因此，装在半导体晶片上的装置很可能被该负荷破 坏。为了防止这种装置破坏，当抛光头或顶环与抛光垫接触时，使用仿真 晶片(dummywafer)代替产品晶片。然而，需要额外的工作来在抛光头或 顶环上安装仿真晶片，以及从抛光头或顶环上拆下仿真晶片，这种额外的 工作是造成产量减少的原因。因此，需要一种抛光设备使用于在抛光时确 定抛光头或顶环最佳垂直位置的垫搜索最小化。发明内容因此，本发明的目的在于提供一种抛光设备，其使顶环与抛光面接触 以在抛光过程之前检测顶环的垂直位置或者抛光面的垂直位置的过程最小 化，由此增加产量，并且即使保持顶环的顶环轴由于温度升高而伸长，该 抛光设备仍能够在抛光时保持顶环处于最佳位置，同时处理由于抛光期间 的温度升高而导致的顶环轴发生变化。本发明的另一个目的在于提供一种抛光设备，即使抛光设备在连续操 作中，所述设备仍能防止保持顶环的顶环轴温度增加。本发明的另一个目的在于提供一种抛光设备，即使由于抛光垫的磨损 导致抛光垫的弹性(弹力)变化，所述设备仍保持抛光轮廓不变。为了实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供一种抛光设备， 包括具有抛光面的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在抛光面上的顶 环；被构造成提升和降低顶环的顶环轴；被构造成提升和降低顶环轴的提 升和降低机构；被构造成检测顶环轴伸长的延伸检测装置；以及被构造成 设置抛光时的顶环垂直位置并控制所述提升和降低机构的以使所述顶环按 设定垂直位置降低到预设抛光位置的控制器；其中控制器基于已经通过伸长检测装置检测的顶环轴的伸长来修正预设抛光位置。根据本发明，检测顶环轴的伸长，该伸长是影响顶环预设抛光位置的 因素，并修正顶环的预设抛光位置，以抵消检测到的顶环轴的伸长。因此， 当基片被抛光时，顶环能够一直保持在最佳位置上。这样，施加到通过顶 环保持的基片上的表面压力保持在一致的水平。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括位置检测装置，该装置被 构造成在顶环的底面或由顶环保持的基片的底面与抛光面接触时检测顶环的垂直位置；其中控制器根据已经由位置检测装置检测到的顶环垂直位置 计算预设抛光位置。根据本发明，降低保持基片例如半导体晶片的顶环，并在顶环的底面 或由顶环保持的基片底面与抛光面例如抛光垫接触时，顶环的位置由位置 检测装置例如传感器检测。然后，根据检测到的顶环的位置检测抛光垫表 面的垂直位置(高度)。也就是说，实施垫搜索。在基片被抛光时，根据检 测到的抛光垫表面的垂直位置计算顶环的预设抛光位置。因此，当更换抛 光垫时，抛光时的顶环预设抛光位置能精确确定。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括用于修整包括抛光垫的抛 光面的修整器；以及被构造成检测抛光垫的磨损量的磨损检测装置；其中 控制器基于已经由磨损检测装置检测到的抛光垫的磨损量和顶环轴的伸长 来修正预设抛光位置。根据本发明，检测抛光垫的磨损量和顶环轴的伸长，它们是影响顶环 预设抛光位置的因素，然后修正顶环的预设抛光位置以抵偿检测到的抛光 垫的磨损量和检测到的顶环轴的伸长。因此，当基片被抛光时，顶环能够 一直保持在最佳位置上。在本发明的优选方面，已经基于抛光垫的磨损量和顶环轴的伸长而得 到修正的预设抛光位置(HP。st-bMt)被表达为Hp。st-b6St 二 Hinitial-best +AH — AL ,其中HinitiaM^表示在抛光垫被磨损之前所述顶环的预设抛光位置，AH表示所述抛光垫的磨损量，AL表示所述顶环轴的伸长。在本发明的优选方面，巳经基于抛光垫的所述磨损量和顶环轴的伸长而得到修正的预设抛光位置(HP。st-b6St )被表达为Hpost-best 二 Hinitial-best +CAH —△L，其中HiM^-^t表示在所述抛光垫被磨损之前所述顶环的预设抛光位置，CAH表示所述抛光垫的磨损量AH与调整系数C的乘积，调整系数C的范 围是0《C<1或1<C《2，以及AL表示所述顶环轴的伸长。在本发明的优选方面，顶环包括被构造成与基片接触的弹性膜，弹性 膜提供供给有压力流体的压力腔；当压力腔被供给压力流体时，弹性膜在 流体压力下将基片压靠在抛光面上；并且每个预设抛光位置和修正的预设 抛光位置表示这样的位置，即在压力腔被供给压力流体之前，在由所述顶 环保持的基片的底面与抛光面之间限定有间隙。在本发明的优选方面，伸长检测装置包括用于检测顶环轴温度的温 度传感器；以及被构造成根据由温度传感器测量到的温度变化计算顶环轴 伸长的计算装置。在本发明的优选方面，伸长检测装置包括距离传感器。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括支撑顶环轴的顶环头；其 中距离传感器被固定安装在顶环头上，用于测量距离传感器与顶环上表面 之间的距离。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括基片传送装置，用于传送 基片至顶环或从顶环传送基片；其中距离传感器被设置在基片传送装置上 或者附近，用于在基片被传送至顶环或从顶环传送基片时，测量顶环的位 置。在本发明的优选方面，磨损检测装置包括，用于在修整器与所述抛光 垫接触时检测修整器垂直位置的传感器。在本发明的优选方面，磨损检测装置考虑修整器轴的伸长来确定抛光 垫的磨损量。在本发明的优选方面，提升和降低机构包括电机，并且位置检测装置 包括电流检测器，用于检测流过电机的电流，从而基于电流检测器检测到 的电流变化检测顶环底面或由顶环保持的基片的底面与抛光面接触的时 间。在本发明的优选方面，当位置检测装置检测顶环的位置时，顶环使作 为基片的仿真晶片保持固定。根据本发明的第二个方面，提供一种抛光设备，包括具有抛光垫的 抛光台；被构造成保持并将基片压靠在抛光垫上的顶环；被构造成提升和降低顶环的顶环轴；被构造成提升和降低所述顶环轴的提升和降低机构； 被构造成检测抛光垫磨损量的磨损检测装置；以及被构造成在抛光时设置 顶环的垂直位置并控制提升和降低机构以将顶环按设定垂直位置降低到预 设抛光位置的控制器；其中控制器基于通过已经被磨损检测装置检测到的 抛光垫的磨损量乘以范围在0《C〈1或1<C《2的调整系数(C)而得到的值来修正预设抛光位置。根据本发明，抛光垫的磨损量(AH)与调整系数(C)相乘得到乘积C △H，调整系数(C)的范围是0《C〈1或1<C《2,其取决于抛光垫的类型 和抛光过程。已经被设定的顶环的预设抛光位置采用比实际磨损量(AH) 更小或更大的CAH值来修正。因此，即使抛光垫受到弹力的改变，顶环仍 能够在基片被抛光时一直保持在最佳位置上。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括被构造成在顶环底面或由 顶环保持的基片底面与抛光垫接触时检测顶环垂直位置的位置检测装置； 其中控制器根据已经由位置检测装置检测到的顶环垂直位置计算预设抛光 位置。在本发明的优选方面，调整系数(C)根据抛光垫的厚度、抛光垫的类 型，待抛光的基片膜的类型、以及抛光基片的抛光压力中的至少一个而改 变。根据本发明的第三个方面，提供一种抛光设备，包括具有抛光面的 抛光台；被构造成保持并将基片压靠在抛光面上的顶环；被构造成提升和 降低顶环的顶环轴；被构造成提升和降低顶环轴的提升和降低机构；被构 造成冷却顶环轴的冷却装置；以及被构造成在抛光时设置顶环的垂直位置 并控制提升和降低机构以按设定垂直位置使顶环降低到预设抛光位置的控 制器。根据本发明，因为甚至在抛光设备连续操作时也可以防止保持顶环的 顶环轴温度升高，所以当基片被抛光时，顶环能够一直保持在最佳位置上。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括被构造成在顶环底面或由 顶环保持的基片的底面与抛光面接触时检测顶环垂直位置的位置检测装 置；其中控制器根据已经由位置检测装置检测到的顶环垂直位置计算预设 抛光位置。在本发明的优选方面，抛光设备进一步包括用于修整包括抛光垫的抛光面的修整器；以及被构造成检测抛光垫磨损量的磨损检测装置；其中控 制器基于已经由磨损检测装置检测到的抛光垫磨损量来修正预设抛光位 置。在本发明的优选方面，冷却装置包括形成在顶环轴中的通道以及被构 造成将冷却剂供给到通道中的供给装置。根据本发明的第四个方面，提供一种抛光设备，包括具有抛光面的 抛光台；修整所述抛光面的修整器；被构造成在每次使用修整器进行修整 操作期间检测所述抛光面磨损量的磨损检测装置；其中磨损检测装置通过 对所述抛光面的垂直位置进行平均或者对从(n-m)次修整到n次修整获得 的抛光面磨损量进行平均确定所述抛光面的第n个磨损量。特别地，每次在一个基片被抛光后，实施修整操作。在本发明的优选方面，磨损检测装置通过修整器与抛光面接触时修整 器垂直位置的改变确定抛光面的磨损量。根据本发明的第五个方面，提供一种抛光设备，包括具有抛光面的 抛光台；被构造成保持并将基片压靠在抛光面上的顶环；被构造成提升和 降低顶环的顶环轴；被构造成提升和降低顶环轴的提升和降低机构；被构 造成在顶环底面或由顶环保持的基片的底面与所述抛光面接触时检测顶环 垂直位置的位置检测装置；其中在抛光面上的多个不同位置执行使顶环与 所述抛光面接触的接触操作，且通过对多次接触操作得到的抛光面的垂直 位置进行平均来确定抛光面的垂直位置。根据本发明的第六个方面，提供一种抛光设备，包括具有抛光面的 抛光台；被构造成保持并将基片压靠在抛光面上的修整器；被构造成提升 和降低修整器的修整器轴；被构造成提升和降低修整器轴的提升和降低机 构；被构造成在修整器的底面与所述抛光面接触时检测修整器垂直位置的 位置检测装置；其中在抛光面上的多个不同位置执行使修整器与抛光面接 触的接触操作，且通过对多次接触操作得到的抛光面的垂直位置进行平均 来确定抛光面的垂直位置。根据本发明，检测顶环轴的伸长，顶环轴的伸长是影响顶环预设抛光 位置的因素，并且修正已经设定的顶环预设抛光位置以抵偿检测到的顶环轴的伸长。因此，当基片被抛光时，顶环能够一直保持在最佳位置上。这 样，能够解决传统抛光设备的问题，也就是当抛光设备连续操作时，基片 抛光轮廓随着被抛光的基片数量的增加以及累计抛光时间的增加而发生变 化。迄今，当将要调整顶环轴的伸长时，这种伸长通过垫搜索修正，该垫 搜索要求顶环接触抛光面。根据本发明的抛光设备能够省去这种修正过程。根据本发明，检测抛光垫的磨损量和顶环轴的伸长，它们是影响顶环 预设抛光位置的因素，并且修正顶环的预设抛光位置以抵偿检测到的抛光 垫的磨损量和检测到的顶环轴的伸长。因此，当基片被抛光时，顶环能够 一直保持在最佳位置上。根据本发明，因为甚至在抛光设备连续操作时也可以防止保持顶环的 顶环轴温度升高，所以当基片被抛光时，顶环能够一直保持在最佳位置上。 这样，甚至在抛光设备连续操作时也可以防止基片的抛光轮廓变化。根据本发明，抛光设备能够处理因抛光垫的回弹力发生变化而导致的 基片上的压力分布的改变，所述抛光垫回弹力变化是因抛光垫厚度改变而 造成的。具体地，当抛光垫被磨损时，根据抛光垫的类型、待抛光基片膜 的类型以及抛光基片的抛光压力将顶环的垂直位置调整到适当位置。


从以下结合附图的描述中将会清楚地了解到本发明的上述以及其它目 的、特征和优势，所述附图通过实例示出了本发明的优选实施方式。 图1是显示本发明第一实施方式的抛光设备的示意性透视图； 图2是显示用于支撑顶环的顶环轴、用于旋转支撑顶环轴的轴承、温 度传感器、以及其它组件的示意性剖面图；图3是本发明实施方式的抛光设备抛光操作的流程图；图4A和4B是显示用于在抛光时修正顶环预置抛光位置的方法的示意图；图5是显示本发明实施方式的抛光设备的示意图，该抛光设备包含用 于直接测量顶环轴伸长的非接触传感器；图6A是显示支撑顶环的顶环轴、顶环头、距离传感器、以及其它组件的示意图；图6B是显示距离传感器接触的示意图；图7A和7B是显示含有设置在基片传送装置(推动器)上用于测量顶 环轴伸长的接触传感器的抛光设备的示意图；图8是显示用于冷却顶环轴的冷却机构的剖面图；图9是显示图1所示的顶环的剖面图；图10是显示图1所示的顶环的剖面图；图11是显示图1所示的顶环的剖面图；图12是显示图1所示的顶环的剖面图；图13是显示图9至12所示的下部件的平面图；图14是图9所示的固定环的放大图；图15是位于图14所示的固定环中的夹具的平面图；图16A是显示图14所示固定环中的夹具的另一个实施例的透视图；图16B是显示被用于图16A所示夹具的连接片的平面图；图17是显示顶环另一个实施例的部分剖面图； 图18是图17所示顶环的下部件的平面图；图19是显示用于执行扫描修整的修整单元结构的示意性剖面图；图20是显示通过图19所示修整装置修整抛光垫的方法的示意性平面图；图21是显示顶环在抛光垫上多个不同位置进行接触操作的示意平面 图；以及图22A, 22B和22C是显示当使用修整装置测量抛光垫的磨损量时考虑 修整器轴伸长的情况的示意图。
具体实施方式
参考图1至18，本发明抛光设备的实施方式将在下面进行描述。在所 有附图中，类似的或者相同的部件采用类似的或者相同的附图标记表示， 它们在后面不会重复进行描述。图1是显示本发明第一实施方式的抛光设备10的示意图。如图1所示， 抛光设备10有抛光台12，连接到支撑轴14上端的顶环头16，安装在顶环头16自由端上的顶环轴18，连接到顶环轴18底端的顶环20。在图示的实 施例中，顶环20基本上为圆形板。顶环轴18通过连接装置例如同步带 (timing belt)连接到顶环旋转电机上，因此顶环轴18可以旋转。然而， 在图1中，顶环旋转电机、同步带、以及类似物没有被示出。抛光台12通过台轴12a连接在电机(未示出)上，该电机被置于抛光 台12之下。因此，抛光台12可以绕着台轴12a旋转。如图1所示，抛光 垫22连接在抛光台12的上表面上。抛光垫22的上表面22a构成抛光面来 抛光半导体晶片W。在市场上能得到各种类型的抛光垫。例如，其中一些为Rodel公司制 造的SUBA800， IC-IOOO，和IC-誦/S謹400 (两层织物)，以及Fujimi 公司制造的Surf in xxx-5和Surfin 000。 SUBA800， Surfin xxx-5和Surfin OOO是由聚氨酯树脂粘结在一起的非机织物，同时，IC-1000由硬的聚氨酯 泡沫(单层)制成。聚氨酯泡沬是多孔的，并且在其表面上有大量的细凹 部或细孔。通过电机(未示出)的致动使顶环轴18旋转。通过顶环轴18的旋转， 顶环20绕着顶环轴18旋转。另外，顶环轴18通过垂直移动机构24相对 于顶环头16垂直移动。通过顶环轴18的垂直移动，顶环20相对于顶环头 16垂直移动。旋转接头25被安装到顶环轴18的上端。顶环20被构造成在其底面上保持基片例如半导体晶片W。顶环头16 可以绕着支撑轴14枢轴转动(摆动)。因此，在其下表面上保持半导体晶 片W的顶环20在顶环20接收半导体晶片W的位置与通过顶环头16的枢轴 转动而在抛光台12上方的位置之间移动。降低顶环20以将半导体晶片W 压靠在抛光垫22的表面(抛光面)22a上。这时，当顶环20与抛光台12 各自旋转时，来自位于抛光台12上方的抛光液供给喷嘴(未示出)的抛光 液被供给到抛光垫22上。半导体晶片W滑动到接触抛光垫22上的抛光面 22a。因此，半导体晶片W的表面被抛光。垂直移动顶环轴18和顶环20的垂直移动机构24具有连接梁28、滚珠 丝杠32、支撑台29和交流伺服电机38，连接梁28以顶环轴18可以通过 轴承26旋转的方式支撑顶环轴18，滚珠丝杠32安装在连接梁28上，支撑 台29由杆30支撑，交流伺服电机38设置在支撑台29上。支撑伺服电机38的支撑台29通过杆30固定到顶环头16上。滚珠丝杠32具有连接在伺服电机38上的螺杆轴32a和螺母32b，螺杆 轴32a被拧进螺母32b中。顶环轴18被构造成与连接梁28 —起垂直移动。 因此，当伺服电机38被驱动时，连接梁28通过滚珠丝杠32垂直移动。结 果，顶环轴18和顶环20垂直移动。抛光设备10有控制器47,用于控制在 抛光设备10中包括伺服电机38的各种装置。抛光设备10具有修整单元40，其用于修整抛光台12上的抛光面22a。 修整单元40包括修整器50、修整器轴51、气缸53、和摆动臂55，修整器 50滑动接触抛光面22a，修整器轴51与修整器50连接，气缸53设置于修 整器轴51的顶端，摆动臂55旋转支撑修整器轴51。修整器50具有连接在 其底部的修整部件50a。修整部件50a有针状金刚石颗粒。这些金刚石颗粒 连接在修整部件50a的底部。气缸53放置在支撑台57上，支撑台57由杆 56支撑。杆56固定在摆动臂55上。通过电机(未示出)的致动，摆动臂55可以绕支撑轴58枢轴转动(摆 动)。通过电机(未示出)的致动，修整器轴51可以旋转。因此，通过修 整器轴51的旋转，修整器50可以绕修整器轴51旋转。气缸53通过修整 器轴51垂直移动修整器50，以在预定压力下将修整器50压靠在抛光垫22 的抛光面22a上。位于抛光垫22上的抛光面22a的修整操作按如下步骤执行。通过气缸 53将修整器50压靠在抛光面22a上。同时，纯净水从纯净水供给喷嘴(未 示出)被供给到抛光面22a上。在这种状态下，修整器50绕修整器轴51 旋转，并且修整部件50a的底面(金刚石颗粒)与抛光面22a接触。因此， 修整器50去除抛光垫22的一部分以修整抛光面22a。在本实施方式中的抛光设备10利用修整器50测量抛光垫22的磨损量。 具体地，修整单元40具有位移传感器(磨损检测装置)60用于测量修整器 50的位移。位移传感器60置于摆动臂55的上表面。目标板61固定在修整 器轴51上。修整器50的垂直移动使目标板61垂直移动。位移传感器60 插入目标板61上的孔内。位移传感器60测量目标板61的位移从而测量修 整器50的位移。位移传感器60可以为包括线性比例传感器、激光传感器、 超声波传感器、和涡流传感器中的任何类型的传感器。在本实施方式中，测量抛光垫22的磨损量按如下步骤执行。首先，操 作气缸53使修整器50与未使用的抛光垫22最初已经被修整的抛光面22a 接触。在这种状态下，位移传感器60测量修整器50的初始位置(初始高 度值)，并将初始位置(初始高度值)存储到控制器(算术单元)47的存储 装置中。在一个或更多半导体晶片W的抛光过程完成之后，修整器50与抛 光面22a接触。在这种状态下，测量修整器50的位置。因为抛光垫22的 磨损量使得修整器50的位置向下移动，所以控制器47计算初始位置与抛 光后测量到的修整器50的位置之间的差值，以获得拋光垫22的磨损量。 这样，基于修整器50的位置计算抛光垫22的磨损量。以这样的状态执行修整操作，即比半导体晶片W大的大型修整器被定 位在位于抛光面上的固定位置，或者以这样的状态执行修整操作，即比半 导体晶片W小的小型修整器在抛光面上摆动。在下文中，使用在抛光面上摆动的小型修整器执行修整操作被称为"扫描-修整"。下文，对用于在扫描-修整中测量抛光垫22磨损量的方法进行描述。 图19是显示用于执行扫描-修整的修整单元40结构的示意性剖面图。 如图19所示，位移传感器60被固定在通过气缸53垂直移动的支撑块59 上，并且修整器轴51固定在支撑块59上。修整器旋转电机52带动修整器 50旋转。通过气缸53的致动，修整器50、修整器轴51、支撑块59以及位 移传感器60整体垂直移动。在支撑轴58中，设置用于使摆动臂55摆动的 修整器摆动电机63。目标板61设置于摆动臂55的上表面，因此目标板61 的垂直位置被认为是固定的垂直位置。用于测量修整器轴51温度的温度传 感器62设置于摆动臂55的上表面。温度传感器62包括辐射温度传感器， 并被面向修整器轴51放置。在图19中所示的修整单元的其它结构与图1 所示的修整单元40的其它结构相同。在每次一个半导体晶片W被抛光之后，图19中所示的修整单元40执 行抛光垫22的修整。图20是显示用图19中所示的修整器50修整抛光垫22的方法的示意 性俯视图。在修整期间，修整器摆动电机63使修整器50摆动(扫描)，并 因此使修整器50在抛光垫22上移动同时按照如图20所示的作弧形移动。 在图20中，考虑到抛光台12的旋转，修整器50的轨迹被示意性显示。例如，在修整器50执行修整一分钟的情况下，在修整器50修整抛光垫22达 到一定程度之后，在修整器50的最后几次扫描时测量修整器50的垂直位 置，用于获得最新的垫信息。例如，修整器50的垂直位置(高度)在修整 器50的最后六次扫描时被测量，因此，抛光垫22的磨损量能得到精确测当测量抛光垫的磨损量(抛光垫的高度)时，每次当修整器50到达摆 动末端(图20中的a， b位置)，位移传感器60测量修整器50的垂直位置。 在摆动末端(a， b)，修整器50垂直位置的测量结果被平均，例如，六次 测量结果被平均，并且得到抛光垫22在第一半导体晶片被抛光后的磨损量 (抛光垫的垂直位置)。这个抛光垫的磨损量作为1号数据。抛光垫22的 磨损量可用这种的方式得到，即每次当修整器50经过修整器50轨迹的摆 动中心(图20中的位置c)时，测量修整器50的垂直位置，然后平均六次 扫描的测量结果。然后，在抛光第二半导体晶片W之后，采用与上文所述相同的方法对 在扫描-修整过程中最后六次扫描中修整器50垂直^t置的测量结果进行平 均，以获得2号数据。其后，采用与上述相同的方法，获得3号数据，4 号数据，...，n号数据。采用上述方法得到的从磨损量的顺序数据中抽取的多个数据被平均。 因此，每次当执行修整时，能够消除错误的发生，并且能够精确测量抛光 垫的磨损量。三个顺序数据的平均采用下述表达3R号数据=(1号数据+2号数据+3号数据)/34R号数据^ (2号数据+3号数据+4号数据)/3可以适当设定需要被平均的数据个数。例如，三个数据或四个数据是 合适的。本发明的抛光设备10具有用于测量顶环轴18温度的温度传感器70。 温度传感器70包括辐射温度传感器，且其被固定安装在顶环头16的上表 面，以面对顶环轴18。图2示意性地显示了顶环轴18、轴承71、温度传感器70、和其它组件， 顶环轴18支撑顶环20，轴承71旋转支撑顶环轴18。如图2所示，顶环轴 18通过轴承71被旋转支撑在顶环头16上。顶环轴18通过同步带72与顶环旋转电机73可操作连接。因此，当顶环旋转电机73被通电时，顶环轴 18旋转。由于当抛光半导体晶片W时，支撑顶环20用来保持半导体晶片W 的顶环轴18受到相对较大的推力，所以用于旋转支撑顶环轴18的轴承71 包括具有高负荷承受能力的轴承。当轴承71处于操作时，由于轴承71是 包括滚动体例如滚珠或辊子以通过滚动接触运动引导旋转的机械组件，因 此它们通过摩擦产生热量。这样，由于温度的升高，固定在轴承71的内环 上的顶环轴18会垂直伸长，因而，趋于使顶环20从预设抛光位置向下移 动，该预设抛光位置代表计算和设定的顶环20的垂直位置。根据本实施方式，当抛光设备10处于操作中时，利用温度传感器70 测量顶环轴18的温度，并且顶环轴18温度的测量值被输入到位于控制器 47内的计算单元(计算装置)中。基于提供的温度值，计算单元计算由于 温度的升高造成的顶环轴18的伸长(AL)。基于计算得到的顶环轴18的 伸长(AL)，控制器47然后修正顶环20的预设抛光位置，并控制顶环20 在抛光时保持在最佳位置(在下面将详细描述)。当使用图1和2所示抛光设备10抛光半导体晶片W时，抛光垫22的 厚度因抛光垫22逐渐被磨损、修整以及更换而一直变化。如果半导体晶片 W通过顶环20中的膨胀弹性膜压靠，那么，其中半导体晶片W外围区域和 弹性膜相互接触的范围，和半导体晶片W外围区域上的表面压力分布根据 弹性膜与半导体晶片W之间的距离而发生改变。为了防止半导体晶片W上 的表面压力分布随着抛光过程的进行发生改变，有必要在抛光时保持顶环 20与抛光垫22的抛光面之间的距离不变。为了保持顶环20与抛光垫22 的抛光面之间的距离不变，有必要在抛光垫22被替换以及用修整器50进 行例如后面所述的初始修整后，检测抛光垫22的抛光面的垂直位置，并调 整顶环20的下降后的位置。检测抛光垫22的抛光面垂直位置的过程被称 为使用顶环进行的"垫搜索"。当顶环20的底面或半导体晶片W的底面与抛光垫22的抛光面相接触 时，通过检测顶环20的垂直位置(高度)，执行使用顶环进行的垫搜索。 具体地，在使用顶环进行的垫搜索中，通过伺服电机38降低顶环20,同时 使用与伺服电机38结合的编码器计数伺服电机38的转数。当顶环20的底 面接触抛光垫22的抛光面时，伺服电机38上的负荷增加，并且流过伺服电机38的电流增加。流过伺服电机38的电流通过位于控制器47内的电流 检测器检测。当检测到电流变大时，控制器47判断顶环20的底面是否与 抛光垫22的抛光面接触。同时，控制器47根据编码器的计数(累计值) 计算顶环20的下降距离(位置)，并存储计算得到的下降距离。接着控制 器47根据顶环20的下降距离获得抛光垫22的抛光面的垂直位置(高度)， 并根据抛光垫22的抛光面的垂直位置计算顶环20的预设抛光位置。在使用顶环进行的垫搜索中使用的半导体晶片W优选为仿真晶片，该 仿真晶片比产品晶片更适合于在垫搜索中使用。尽管产品晶片也可在垫搜 索中使用，但是在垫搜索中，位于这种产品晶片上的半导体装置可能被破 坏。在垫搜索中使用仿真晶片能有效防止位于这种产品晶片上的半导体装 置被损坏或破坏。伺服电机38优选为具有可变最大电流的伺服电机。在垫搜索中，当顶 环20的底面或半导体晶片(仿真晶片)W的底面接触抛光垫22的抛光面时， 伺服电机38的最大电流可被调节到大约25%到30%范围内的值，从而防止 半导体晶片(仿真晶片)W、顶环20、和抛光垫22被置于过度负荷下。由 于根据顶环20的下降时间或下降距离可以大致预测当顶环20接触抛光垫 22的时间，因此伺服电机38的最大电流优选在顶环20接触抛光垫22之前 应该降低。这样，顶环20能快速且可靠地下降。在某些情况下，抛光面(抛光垫的表面)22a不是彻底的平面，这是由 于抛光垫22的起伏、抛光垫22连接的个体差异、抛光台12表面的机械加 工精度等类似原因。为了改进使用顶环进行的垫搜索的精度，要考虑在抛 光垫22上的多个不同位置执行使顶环20与抛光垫22的表面接触的操作。 图21是显示在抛光垫22上多个不同位置通过顶环20进行这种接触操作的 示意性平面图。如图21所示，例如，在抛光垫22同心圆上的八个不同位 置执行使用顶环20进行的垫搜索，并且在八个不同位置上获得的数据被平 均以得到抛光垫22的初始垂直位置。可在多个不同位置执行使用修整器50 (在后面被描述)进行的垫搜索， 并且可平均测量结果。下面参照图3对图1和2中所示的抛光设备10的抛光操作进行描述。 图3是抛光设备10抛光操作的流程图。如图3所示，抛光操作以在步骤S101中更换抛光垫。具体地，从抛光台12上拆下已经被磨损的抛光垫，然后崭 新的抛光垫22被安装到抛光台12上。崭新的抛光垫22具有较低的抛光能力，因为它的抛光面不粗糙，并且 抛光垫22具有表面起伏，这归因于抛光垫22被安装到抛光台12上的方式 或者归因于抛光垫22的个体构造。为了修正这种表面起伏，以准备好用于 抛光的抛光垫22，有必要将抛光垫22的抛光面打磨粗糙，从而增加抛光能 力。初始表面调整(打磨)被称为初始修整(步骤S102)。然后，在步骤S103中，使用用于垫搜索的仿真晶片通过顶环20执行 垫搜索。如上所述，垫搜索是用于检测抛光垫22表面垂直位置(高度)的 过程。当顶环20的底面与抛光垫22的抛光面接触时，通过检测顶环20的 垂直位置(高度)执行垫搜索。具体地，在垫搜索中，伺服电机38被通电以降低顶环20，同时通过与 伺服电机38结合的编码器计数伺服电机38的转数。当顶环20的底面与抛 光垫22的抛光面接触时，伺服电机38上的负荷增加，流过伺服电机38的 电流增加。流过伺服电机38的电流通过位于控制器47内的电流检测器检 测。当检测到的电流变大时，控制器47判断顶环20的底面是否与抛光垫 22的抛光面接触。同时，控制器47根据编码器的计数(累计值)计算顶环 20的下降距离(位置)，并存储计算得到的下降距离。接着控制器47根据 顶环20的下降距离获得抛光垫22的抛光面的垂直位置(高度)，并根据抛 光垫22的抛光面的垂直位置计算顶环20在抛光时的最佳位置。根据本实 施方式，在使用顶环20进行垫搜索中，温度传感器70测量顶环轴18的温度，并且控制器47确定杆温度Tuag。如图4A所示，当顶环20在抛光时位于最佳位置时，作为产品晶片通 过顶环20保持的半导体晶片W的底面也就是待抛光表面与抛光垫22的抛 光面间隔例如大约lmm的小缝隙(g)。同时，保持压靠在半导体晶片W上 表面的弹性膜314没有被供给压力流体例如压縮空气，并且弹性膜314因 此不会膨胀。半导体晶片W其外部圆周表面由布置在顶环20周围的保持环 302保持固定。顶环20的垂直位置在控制器47中(步骤S103)被设定为顶环20的预 设抛光位置(Hinitial—best)，在所述垂直位置作为产品晶片由顶环20保持的半导体晶片W的底面也就是待抛光表面不是保持与抛光垫22的抛光面接触， 而是与抛光垫22的抛光面间隔有小缝隙(g)。在图4A中，顶环20的预设 抛光位置(Hinitial—best)代表了其与参考点(零点)的距离，该参考点(零点) 是顶环20的最大提升位置。弹性膜314的底面是顶环20预设抛光位置(Hinitial-best ) 的基石出o然后，在步骤S104中执行由修整器50进行垫搜索。当修整器50的底 面在预定压力下与抛光垫22的抛光面相接触时，通过检测修整器50的垂 直位置来执行由修整器50进行的垫搜索。具体地，致动气缸53以使修整 器50与抛光垫22的抛光面相接触，该抛光垫22的抛光面已经被初始打磨 过。位移传感器60检测修整器50的初始位置(初始高度)，并且控制器(处 理器)47存储检测到的修整器50的初始位置(初始高度)。可同时执行步 骤S102中的初始打磨过程以及步骤S104中使用修整器50进行的垫搜索。 具体地，修整器50的垂直位置(初始高度)在初始打磨过程中可被最后检 测，然后检测到的修整器50的垂直位置(初始高度值)可被存储在控制器 (处理器)47中。如果同时执行步骤S102中的初始打磨过程以及步骤S104中使用修整 器进行的垫搜索，则在步骤S103中使用顶环进行的垫搜索跟在它们之后。然后，顶环20从基片传送装置(推动器)接收并保持作为产品晶片的 半导体晶片W。其后，将顶环20降低到在步骤S103中使用顶环进行的垫搜 索时已经被得到的预设抛光位置(HinitiaI-best)。在半导体晶片W被抛光之前， 因为半导体晶片W被顶环20吸引和保持，因此在半导体晶片W的底面(即 将被抛光的表面)与抛光垫22的抛光面之间有例如大约lmm的小缝隙。同 时，抛光台12和顶环20绕着它们各自的轴线旋转。然后，位于半导体晶 片W上表面的弹性膜314在向其供给的流体的压力下发生膨胀，从而将半 导体晶片W的底面压靠在抛光垫22的抛光面上。随着抛光台12与顶环20 彼此相对移动，在步骤S105中，半导体晶片W的底面被抛光到预定状态， 例如，预定的膜厚度。当在步骤S105中完成半导体晶片W的底面抛光时，顶环20将抛光好 的半导体晶片W传送到基片传送装置(推动器)上，并从基片传送装置上 接收待抛光的新半导体晶片W。当顶环20用新的半导体晶片W替换抛光好的半导体晶片W时，在步骤S106中修整器50修整抛光垫22。按如下方式修整抛光垫22的抛光面22a:气缸53将修整器50压靠在 抛光面22a上，同时纯净水供给喷嘴(未示出)向抛光面22a提供纯净水。 在这种状态下，修整器50绕着修整器杆51旋转，以使修整部件50a的底 面(金刚石颗粒)与抛光面22a滑动接触。修整器50采用打磨方式刮掉抛 光垫22的表面层。在拋光面22a被打磨之后，在步骤S106中执行使用修整器50进行的 垫搜索。使用修整器50进行垫搜索的执行方式与在步骤S104中的相同。 可选地，可在修整过程的最后执行使用修整器50进行的垫搜索，这样，用 修整器50进行的垫搜索与修整过程能够同时被执行。在步骤S106中，修 整器50与抛光台12应当以相同速度旋转，并且修整器50承受着与其在步 骤S104中相同条件的负载。根据使用修整器50进行的垫搜索，在修整之 后的修整器50的垂直位置在步骤S106中被检测。然后，控制器47确定在步骤S104中得到的修整器50的初始位置(初 始高度值)与在步骤S106中得到的修整器50的垂直位置之间的差值，从 而确定抛光垫22的磨损量(AH)。同时，温度传感器70测量顶环轴18的 温度，以确定轴温度Tp。"。控制器47从轴温度Tp。"中减去在垫搜索中确定 的轴温度Tinitial，从而在垫搜索之后，按照后面所示的等式(1)确定轴温 度的变化(AT)。然后，控制器47根据轴温度变化(AT)计算顶环轴18 的伸长(AL)，按照后面所示的等式(2)。例如，当顶环20在基片传送装 置(推动器)的位置上被提升时，温度传感器70检测顶环轴18的温度。 轴温度变化(AT)以及顶环轴18的伸长(AL)由控制器47的计算器(计 算装置)计算。△T=Tp。st-Tinitial (Tpost:已经发生改变的轴温度) …(1)△ L=ci Unial 厶T ( d :线性膨胀系数，Linitial:轴的原始长度) (2)控制器47然后按照等式(3)计算用于抛光下一个半导体晶片W的顶环20预设抛光位置(Hp。st-best)，等式(3)是基于抛光垫22的磨损量(AH)、顶环轴18的伸长(AL)、以及在步骤S103，步骤S107的垫搜索中确定的顶环20的预设抛光位置(Hinitial-best):Hpost-best 二 Hinitial-best +AH -AL … (3)具体地，如图4B所示，检测抛光垫22的磨损量(AH)以及顶环轴18 的伸长(AL)，它们在抛光过程中是影响顶环20垂直位置的因素，并且基 于检测到的抛光垫22的磨损量(AH)以及顶环轴18的伸长(AL)修正 已经设定的顶环20的预设抛光位置(Hinitial—b6St)，从而确定用于抛光下一个 半导体晶片W的顶环20的预设抛光位置(HP。st—bsst)。这样，控制顶环20以 便在抛光过程中采用最佳垂直位置。接着，伺服电机38被通电以降低顶环20，该顶环20正在将半导体晶 片W保持在通过步骤S107确定的预设抛光位置(HP。st—b6St)上，从而在步骤 S108中调整顶环20的高度。其后，重复步骤S105到步骤S108直到抛光垫 22在抛光一定量的半导体晶片W后被磨光。其后，在步骤S101中更换抛光 垫22。在步骤S107中，按照等式(1)和(2)计算顶环轴18的伸长(AL)。 然而，顶环轴18的伸长可被设置为如下所述的固定值AL至AU中的任一 个，这取决于轴温度的变化量AT。当AT《-20°C，顶环轴18的伸长被设置为AL,。当-20°C < AT《-15 。C，顶环轴18的伸长被设置为AL2。当-15t:〈AT《-l(TC，顶环轴18的 伸长被设置为AU。当-IO'C < AT《-5°C，顶环轴18的伸长被设置为AU。 当5°C《AT< 1CTC，顶环轴18的伸长被设置为ALs。当10°C《AT < 15°C ， 顶环轴18的伸长被设置为AL6。当15°C《AT< 20°C，顶环轴18的伸长被 设置为Ab。当2(TC《AT，顶环轴18的伸长被设置为ALs。在步骤S107 中的等式(3)可被重写为如下Hp0St-best 二 Hinitial-best +AH - (ALa至A乙8)当-5'C < AT < 5'C，顶环轴18的伸长不需要修正，因为顶环轴18的 伸长和收縮小到可以忽略。如上参照图3所示的流程图所述，当抛光设备10处于操作中时，检测 抛光垫22的磨损量(AH)以及顶环轴18的伸长(厶L)，它们在抛光过程 期间是影响顶环20垂直位置的因素，并且基于检测到的抛光垫22的磨损 量(AH)以及顶环轴18的伸长(AL)修正已经设定的顶环20的预设抛 光位置(Hinitial—b6St)，从而确定用于抛光下一个半导体晶片W的预设抛光位 置(HP。st-best)。这样，控制顶环20以在抛光过程中采用最佳垂直位置。因此，27仅当抛光垫22被更换时，应当执行用于直接获得抛光时顶环20预设抛光 位置的使用顶环进行的垫搜索，从而导致生产量的极大增加。在图4A和4B中，表示预设抛光位置(U的参考点(零点)是 顶环20的最大提升位置。然而，表示预设抛光位置(Hinitial-bf!St)的参考点 (零点)也可是抛光面22a的垂直位置。在这种情形下，预设抛光位置 (H^i"-w)等于从抛光面22a到弹性膜314的距离，并且用于确定顶环20 预设抛光位置(HP。st-h6Sl)的等式(3)仍然相同。图5显示了另一个实施方式的抛光设备的示意图，该抛光设备包含非 接触距离传感器80，用于直接测量顶环轴18的伸长。如图5所示，非接触 距离传感器80被固定安装在顶环头16 ^J上表面。非接触距离传感器80被 固定安装在顶环头16的上表面是因为顶环头16的垂直位置能被作为不受 温度变化影响的固定垂直位置。非接触距离传感器80包括激光束传感器、 超声波传感器、或类似的用于测量从距离传感器80到顶环20上表面的距 离的装置。按照图5中所示的抛光设备，当在步骤S103使用顶环20进行垫搜索 并且顶环20位于预设抛光位置(Hinitial-best)时，距离传感器80测量从距离 传感器80到顶环20上表面的距离(Linitial)。然后，在步骤S107中，距离 传感器80测量从距离传感器80到顶环20上表面的距离(Lp。st)，而不是检 测顶环轴的温度。控制器47从测量到的距离(LP。st)中减去在使用顶环进 行垫搜索时确定的测量距离(Li。iuaO，从而在垫搜索之后，按照下面等式(4) 确定顶环轴18由于温度升高造成的伸长(AL)。…(4)其后，控制器47按照与步骤S107中相同的方式计算顶环20的预设抛 光位置(HP。st-b6St)以抛光下一个半导体晶片W。图5所示的抛光设备同样执 行与步骤SIOI， S102， S104， S105， S賜，S108中相同的加工。按照图5所示的实施方式，因为顶环轴18由于温度升高造成的伸长(A L)能直接被距离传感器80检测，所以能够精确控制抛光时的顶环20的预 设抛光位置(Hp。st-b。st)。图6A和6B示意性显示了抛光设备的另一个实施方式，该抛光设备包 含接触距离传感器90，用于直接测量顶环轴18的伸长。图6A示意性显示了支撑顶环20的顶环轴18、顶环头16、接触距离传感器90，以及其它组 件。图6B示意性显示了距离传感器90的接触。如图6A和6B所示，接触 距离传感器90被固定安装在顶环头16的侧表面上。接触距离传感器90包 括线性比率传感器、涡流传感器、或类似装置。接触距离传感器90具有传 感器主体91、从传感器主体91向下伸长的接触杆92、安装在接触杆92下 远端的辊子形式的触头93。当保持触头93抵在顶环20的上表面时，距离 传感器90测量从传感器主体91到顶环20上表面的距离。在图6A和6B中 所示具有距离传感器90的抛光设备的操作方式与图5中所示的抛光设备相 同。图6A和6B中所示的距离传感器90具有辊子形式的触头93，这是因为 触头93与绕其自身轴线旋转的顶环20接触。如果接触杆92有这样一种结 构，即仅当距离传感器90测量距离时，接触杆92通常才向上收回以及向 下伸长以与顶环20的上表面接触，则触头93也可省去辊子，因为当顶环 20被旋转时，接触杆92不需要接触顶环20的上表面。图7A和7B显示了抛光设备的另一个实施方式，该抛光设备包含接触 距离传感器100，用于测量顶环轴18的伸长，接触距离传感器100与基片 传送装置(推动器)结合在一起。图7A显示了在顶环轴18伸长之前装置 的部件，和图7B显示了在顶环轴18伸长之后装置的部件。如图7A和7B 所示，推动器101包括推动臂102、推动轴103、和晶片挤压气缸104，推 动臂102用于在其上放置半导体晶片W，推动轴103用于提升和降低推动臂 102，晶片挤压气缸104用于提升和降低推动轴103并且将半导体晶片W压 靠在顶环20上。测量臂105固定在推动轴103上。接触距离传感器100被 放置得靠近晶片挤压气缸104，并且具有与测量臂105接触的接触杆100a, 用于检测推动杆103的垂直位置。如图7A所示，当推动器101传送仿真晶片W至顶环20，以在步骤S103 中使用顶环20进行垫搜索时，接触距离传感器100检测推动轴103的垂直 位置。当仿真晶片W被从推动器101传送至顶环20时，顶环20、仿真晶片 W、以及推动臂102互相接触，其中顶环20处于降低位置而推动轴103处 于提升位置。因此，接触距离传感器100通过检测推动轴103的垂直位置 而检测顶环20的垂直位置。此时，顶环轴18没有由于温度的升高而伸长， 所以接触距离传感器100间接测量顶环轴18的初始长度(Uitial)。然后，如图7B所示，当作为产品晶片的半导体晶片W被传送至顶环20 时，顶环20、仿真晶片W、以及推动臂102互相接触，其中顶环20处于降 低位置而推动轴103处于提升位置。因此，接触距离传感器100通过检测 推动轴103的垂直位置而检测顶环20的垂直位置。此时，由于温度的升高， 顶环轴18伸长，所以在顶环轴18热膨胀之后，接触距离传感器100间接 测量顶环轴18的长度(Ust)。控制器47从测量到的距离(L一)中减去在 垫搜索中确定的测量距离(Uitial)，从而确定顶环轴18的伸长(AL)，顶 环轴18的伸长归因于在垫搜索后温度的升高。其后，控制器47按照等式 (3),使用与步骤S107中相同的方式计算用于抛光下一个半导体晶片W的 顶环20预设抛光位置(HP。st-best)。图7A和7B所示的抛光设备同样执行与步 骤SIOI， S102， S104， S105, S106， S108中相同的过程。图7A和7B所示的抛光设备包含接触距离传感器100。然而，抛光设备 可包含非接触距离传感器，该非接触距离传感器可放置在基片传送装置(推 动器)附近，以在传送基片时检测推动臂102的位置。在图1至7所示的实施方式中，基于顶环轴的伸长来修正顶环的预设 抛光位置。当测量使用修整器50的抛光垫的磨损量时，要考虑修整器轴的 伸长。图22A， 22B，和22C是显示了当使用修整器50测量抛光垫的磨损量 时，修整器轴的伸长要被考虑的情况的示意图。修整器轴51伸长检测的计算可用与顶环轴伸长检测的计算相同的方式 进行。按如下表达温度变化ATd:△ Td = TdP。st- Tdinitial (TdP。st:已经发生改变的修整器轴温度) 按如下表达修整器轴伸长ALd:ALd二e Ldw ATd (P:线性膨胀系数，Ldinitial:修整器轴的原始长度)按如下表达抛光垫的磨损量厶H:AH=Hi-Hw-ALd (Hi:位移传感器60与位于初始垫上的目标板61之 间的距离，Hw:位移传感器60与抛光垫被磨损后的目标板61之间的距离)除了温度传感器之外，修整器轴伸长的检测可通过接触距离传感器采 用与顶环轴相同的方法来执行，该接触距离传感器包括线性比例传感器、涡流传感器、或类似装置。按照图1至7A和7B所示的实施方式，检测抛光垫22的磨损量(AH) 以及顶环轴18的伸长(AL)，它们在抛光过程中是影响顶环20垂直位置 的因素，并基于己经检测到的抛光垫22的磨损量(AH)以及顶环轴18的 伸长(AL)，修正已经设定的顶环20预设抛光位置(Hinitia+St)，从而确定 用于抛光下一个半导体晶片W的预设抛光位置(Hp。st-b6St)。这样，控制顶环 20以在拋光过程中始终采用最佳垂直位置。图8显示了另外一个实施方式，其中顶环轴被冷却，因而抛光设备在 操作时，能防止顶环轴发生热膨胀。如图8所示，顶环轴18具有在其中限定的冷却剂通道18a。当抛光设 备在操作时，具有预定温度的冷却剂流过冷却剂通道18a，以防止顶环轴 18温度升高。图8所示的抛光设备可按照图3所示的相同顺序进行操作， 除了在步骤S107中将顶环轴18的伸长(AL)设置为AL二O。因此，在步 骤S107中的等式(3)可被重写为如下Hpost-hest — Hinitia〗-best +Z\H接着，在流程图3的步骤S107中，抛光垫22的磨损量(AH)被确定 之后，调整用于计算顶环20预设抛光位置(HP。st、st)的过程，将在后面进 行描述。如果抛光垫22包括单层垫，然后在步骤S107中确定出的抛光垫22磨 损量(AH)可直接被输入到等式(3)中去计算顶环20的预设抛光位置 (HP。st—b t)。然而，如果抛光垫22包括多层垫例如双层垫，该双层垫包括上 IC层(硬层)和下SUBA层(软层)，则随着上IC层被逐渐磨损变薄，下 SUBA层变得更加主要，这导致抛光垫22的一部分能够回弹(膨胀)，该部 分位于抛光垫22由保持环压靠的部分略微向内的位置。在图4A和4B中， 保持环由附图标记302表示。多层垫的总体弹性由上IC层和下SUBA层的总和决定。随着多层垫被 磨损，上IC层变薄。因为下SUBA层比上IC层柔软，所以当上IC层变薄 时，抛光垫上位于固定环略微向内的部分发生很大程度的回弹。通过利用 抛光垫的回弹，执行对半导体晶片W边缘的轮廓控制。因此，为了确保最 佳边缘轮廓以防抛光垫的磨损，顶环可被提升一距离，该距离相应地与在抛光垫中用来释放半导体晶片W的回弹相当。具体地，在步骤S107中确定 出的抛光垫22磨损量(厶H)被乘以调整系数(C)以得到乘积C厶H,调整 系数(C)的范围是0《C〈1或KC《2，并且在等式(3)中的AH被CAH 替换。然后，控制器47根据由此得到修改的等式(3)计算顶环20的预设 抛光位置(HP。s^st)。结果，在步骤S107中的等式(3)可被重写为如下Hpost-best - HiniUa卜best +C^\H - AL接着，用于抛光垫22磨损量(AH)的调整系数(C)可从l.O (没有 调整)到0. 8到0. 6变换。这种调整系数变换的时间选择和趋势将在下面 进行描述。用于抛光垫22磨损量(AH)的调整系数(C)的变换取决于抛光垫的 类型以及抛光的过程。具体地，调整系数(C)根据抛光垫22是单层垫还 是多层垫而不同。多层垫的调整系数(C)的不同取决于上层和下层的材料 以及上层和下层的厚度。单层垫的调整系数(C)基本上为l.O。抛光过程的抛光速度根据化学元件(化学抛光)占主导地位还是机械 元件(机械抛光)占主导地位而发生极大变化。如果机械元件占主导地位， 调整系数(C)更加有效。当抛光设备正在抛光半导体晶片W时，调整系数 (C)可被变换。例如，如果抛光垫的限定磨损量为0.6ram，则当实际磨损 量很先于限定磨损量达到0.3mm时，调整系数(C)可被变换。变换调整系 数(C)是其随着抛光垫被磨损而逐渐变小，例如，从1. 0到0. 8或者从0. 8 到O. 6。上述调整抛光垫磨损量的过程适用于图8所示具体实施方式
的抛光设 备，还适用于防止顶环轴伸长或顶环轴的任何伸长被忽略的抛光设备。在 这种情况下，在步骤S107中的等式(3)可被重写为如下Hpost-best — Hinitial-best +C^\H如果抛光垫或抛光过程的特点是随着抛光垫表面上的凹槽变浅，它以 更慢的速度抛光半导体晶片，那么如果调整系数大于1，该调整系数可能更 加有效。例如，抛光垫22磨损量(AH)可被乘以范围在1<C《2内的调 整系数(C)。接着，顶环将在后面被详细描述，该顶环在图1至8所示实施方式中 被用作顶环20。图9至12是剖面图，显示了沿顶环20的多个径向的顶环图9至12所示的下部件的平面图。如图9至12所示，顶环20具有顶环主体200和保持环302，顶环主体 200用于将半导体晶片W压靠在抛光面22a上，保持环302用于直接压靠抛 光面22a。顶环主体200具有圆板形式的上部件300、与上部件300的下表 面相连的中间部件304、与中间部件304的下表面相接的下部件306。保持 环302与上部件300的外围部分相接。上部件300通过螺栓308连接至顶 环轴18上。另外，中间部件304用螺栓(未示出)固定在上部件300上， 且下部件306用螺栓(未示出)固定在上部件300上。顶环主体200包括 由树脂例如工程塑料(例如PEEK)制成的上部件300、中间部件304、和下 部件306。顶环20具有与下部件306的下表面相连的弹性膜314。弹性膜314与 由顶环20保持的半导体晶片背面相接触。弹性膜314通过径向向外布置的 环形边缘保持件316和从边缘保持件316径向向内布置的环形波纹保持件 318和319保持在下部件306的下表面上。弹性膜314由非常高强度和高耐 用的橡胶材料制成，例如三元乙丙橡胶(EPDM)，聚氨酯橡胶，硅橡胶，或 类似物。使用波纹保持件318来保持边缘保持件316，且使用多个止动件320 来将波纹保持件318保持在下部件306的下表面上。使用多个止动件322 来将波纹保持件319保持在下部件306的下表面上。如图13所示，止动件 320和止动件322沿着顶环20的圆周方向等间隔排列。如图9所示，中心腔360形成在弹性膜314的中心部分。波纹保持件 319有与中心腔360连通的通道324。下部件306有与通道324连通的通道 325。波纹保持件319的通道324和下部件306的通道325连接至流体供应 源(未示出)。因此，通过通道325和324，压力流体被供给到由弹性膜314 形成的中心腔360中。波纹保持件318具有夹具318b和318c，用于将弹性膜314的波纹314b 和边缘314c压靠着下部件306的下表面。波纹保持件319具有夹具319a， 用于将弹性膜314的波纹314a压靠着下部件306的下表面。如图10所示，环形波纹腔361形成在弹性膜314的波纹314a与波纹 314b之间。间隙314f形成在弹性膜314的波纹保持件318与波纹保持件319之间。下部件306具有与间隙314f连通的通道342。另外，中间部件 304具有与下部件306的通道342连通的通道344。环形凹槽347形成在下 部件306的通道342与中间部件304的通道344之间的连接部分上。通过 环形凹槽347和中间部件304的通道344，下部件306的通道342被连接至 流体供应源(未示出)。因此，通过通道将压力流体提供至波纹腔361。另 外，通道342可选地连接至真空泵(未示出)。当真空泵被操作时，半导体 晶片通过吸力被吸到弹性膜314的下表面上。如图11所示，波纹保持件318具有与环形外腔362连通的通道326， 该环形外腔362由弹性膜314的波纹314b和边缘314c形成。另外，下部 件306具有通过接头327与波纹保持件318的通道326连通的通道328。中 间部件304具有与下部件306的通道328连通的通道329。波纹保持件318 的通道326通过下部件306通道328和中间部件304通道329被连接至流 体供应源(未示出)。因此，压力流体通过通道329， 328，和326被供给由 弹性膜314形成的外腔362。如图12所示，边缘保持件316具有用于将弹性膜314的边缘314d保 持在下部件306下表面的夹具。边缘保持件316具有与环形边缘腔363连 通的通道334，该环形边缘腔363由弹性膜314的边缘314c和314d形成。 下部件306具有与边缘保持件316的通道334连通的通道336。中间部件 304具有与下部件306的通道336连通的通道338。边缘保持件316的通道 334通过下部件306通道336和中间部件304通道338被连接至流体供应源 (未示出)。因此，压力流体通过通道338， 336，和334被供给由弹性膜 314形成的边缘腔363。如上所述，按照本实施方式中的顶环20，在半导体晶片的局部区域上， 通过调整被供给到各个压力腔中的流体压力，能够调整将半导体晶片压在 抛光垫22上的压力，这些压力腔形成在弹性膜314与下部件306之间(例 如，中心腔360，波纹腔361,外腔362，以及边缘腔363)。图14是图9所示的保持环302的放大图。保持环302用于保持半导体 晶片的外缘固定。如图14所示，保持环302具有气缸400，保持件402， 弹性膜404，活塞406，和环状部件408，气缸400具有圆柱体形状，保持 件402与气缸400的上部相连，弹性膜404通过保持件402被保持在气缸400内，活塞406连接至弹性膜404的下端，环状部件408通过活塞406 被向下压。气缸400的上端是封闭的。连接片420设置在环状部件408的 外圆周表面与气缸400的下端之间，该连接片420在垂直方向上能够伸长 和收縮。连接片420被布置成填充环状部件408与气缸400之间的缝隙。 因此，连接片420用来防止抛光液(桨)被引入到环状部件408与气缸400 之间的缝隙。弹性膜314具有密封部分422，在弹性膜314的边缘(外围)314d，该 密封部分422将弹性膜314连接至保持环302。密封部分422具有向上弯曲 的形状。密封部分422被布置成填充弹性膜314与环状部件408之间的缝 隙。密封部分422由可变形材料制成。当允许顶环主体200与保持环302 彼此相对移动时，密封部分422用来防止抛光液被引入到弹性膜314与环 状部件408之间的缝隙。在本实施方式中，密封部分422与弹性膜314的 边缘314d—体形成，并具有U形截面。如果没有提供连接片420或者密封部分422，则抛光液可被引入到顶环 20内，以阻止顶环主体200和顶环20的保持环302的常规操作。在本实施 方式中，连接片420和密封部分422防止抛光液被引入到顶环20内。因此， 可正常地操作顶环20。弹性膜404，连接片420，和密封部分422由高强度 和高耐用的橡胶材料制成，例如三元乙丙橡胶(EPDM)，聚氨酯橡胶，硅橡 胶，或类似物。环状部件408被分为上环状部件408a和下环状部件408b。上环状部件 408a与活塞406接触。下环状部件408b与抛光面22a接触。上环状部件 408a和下环状部件408b具有在环状部件408a和环状部件408b的外圆周表 面的圆周方向上伸长的法兰部。法兰部由夹具430保持，这样上环状部件 408a和下环状部件408b被紧固。图15是图14所示夹具430的平面图。夹 具430由柔性材料制成。夹具430的初始形状是基本直线的。当夹具430 与环状部件408的法兰部相连时，夹具430变形成具有槽口的环形，如图 15所示。图16A是夹具430的另一个实施例的透视图。在这个实施例中使用由 硬材料制造的多个夹具430。图16A仅显示了夹具430中的一个。上环状部 件408a具有多个法兰部431a，这些法兰部431a在上环状部件408a的外圆周表面上向外突起。下环状部件408b具有多个法兰部431b，这些法兰部 431b在下环状部件408b的外圆周表面上向外突起。每个夹具430具有沿环 状部件408的外圆周表面弯曲的形状。这些夹具430按如下方式与环状部件408相连。首先，在法兰部431a 与法兰部431b互相对准的状态下，上环状部件408a和下环状部件408b互 相接触。然后，夹具430被放置在相邻法兰部之间的间隙中并且垂直移动 来夹持法兰部431a和431b。因此，上环状部件408a和下环状部件408b 通过夹具430相互紧固。在这个实施例中，如图16B所示，连接片420有 多个突出部420a，这些突出部420a形成在连接片420的内圆周表面上。突 出部420a被装到法兰部之间的间隙内。连接片420与环状部件408相连， 这样，突出部420a被装到法兰部之间的间隙内。从而，夹具430被固定在 适当的位置上。如图14所示，保持件402具有与腔410连通的通道412，腔410由弹 性膜404形成。气缸400具有形成在其上部的通道414。气缸400的通道 414与保持件402的通道412连通。上部件300具有与气缸400的通道414 连通的通道416。通过气缸400的通道414和上部件300的通道416，保持 件402的通道412被连接至流体供应源(未示出)。因此，压力流体通过通 道416， 414，和412被供给压力腔410。这样，通过调整被供给到压力腔 410中的流体压力，弹性膜404能够膨胀和收缩，以垂直移动活塞406。从 而，保持环302的环状部件408能够在所需压力下被压靠在抛光垫22上。在所图示的实施例中，弹性膜404采用滚动膜片，该滚动膜片是由具 有弯曲部分的弹性膜构成。当由滚动膜片限定的腔中的内部压力发生变化 时，滚动膜片的弯曲部分被碾平，以加宽该腔。当腔被加宽时，膜片不与 外部组件滑动接触，并且很难膨胀和收縮。因此，由于滑动接触造成的摩 擦可以极大的减少，并且能延长薄膜的使用寿命。另外，使保持环302压 靠抛光垫22的压力能够精确地得到调整。采用上述配置，只有保持环302的环状部件408能够被降低。因此， 即使保持环302的环状部件408被磨光，仍能够保持下部件306与抛光垫 22之间的恒定距离。另外，因为环状部件408和气缸400通过可变形弹性 膜404连接，该环状部件408与抛光垫22接触，剩余的负荷不会产生弯曲力矩。因此，由保持环302产生的表面压力能够做到一致，并且保持环302 变得更加可能跟随抛光垫22。如图13和14所示，上环状部件408a具有多个垂直延伸的V形槽418。 V形槽418以等间隔形成在上环状部件408a的内表面。另外，多个销349 从下部件306外围部分径向向外突出。销349被布置成与环状部件408的V 形槽418相接合。销349在V形槽418中可相对于环状部件408垂直滑动。 销349允许顶环主体200的旋转通过上部件300和下部件306被传递至保 持环302，以使顶环主体200和保持环302 —体旋转。在抛光期间，这样的 配置防止弹性膜(滚动膜片)404扭曲并允许环状部件408 —致地受压以及 平稳地靠着抛光面22a。另外，能够延长弹性膜404的使用寿命。因为顶环主体200的旋转通过设置在顶环主体200上的销349与保持 环302的V形槽418的接合被传递给保持环302，所以销349可滑动接触V 形槽418以在V形槽418的表面中形成凹槽。这种凹槽强行定位销349，从 而造成保持环302不稳定的运动。图17和18显示了能解决这种缺陷的顶 环的部分剖面图。图17显示了顶环另一个实施例的部分剖面图。图18是图17所示的顶 环下部件的平面图。如图17和18所示，利用销441将环形片部件440固 定在顶环主体200的下部件306上。多个滑动环444以等间距与片部件440 的外部相连。保持环302的上环状部件408a具有多个驱动销442，驱动销 442以等间距沿着垂直方向延伸。驱动销442被插入滑动环444中，从而驱 动销442可在滑动环444中滑动。顶环主体200的旋转通过片部件440、滑 动环444、和驱动销442被传递给保持环302。因此，顶环主体200和保持 环302能彼此一体旋转。在这个实施例中，因为驱动销442与滑动环444在大的接触面上相接 触，所以可减少驱动销442和滑动环444的磨损。因而，环状部件408在 垂直方向能平稳地移动。这样可以按常规操作保持环302。橡胶是片部件 440的合适材料。当片部件440由橡胶制成时，在顶环主体200和保持环 302之间传递的振动可以被减小。如上所述，通过被供给到由弹性膜314形成的中心腔360、波纹腔361、 外腔362、和边缘腔363中的流体的压力控制用于压靠半导体晶片的压力。因此，在抛光期间，下部件306应被置于向上远离抛光垫22的位置。然而， 如果保持环302被磨光，半导体晶片与下部件306之间的距离可以变化， 从而改变弹性膜314的变形方式。因此，在半导体晶片上的表面压力分布 也是有变化的。这种表面压力分布的变化造成被抛光的半导体晶片不稳定 的轮廓。在图示的实施例中，因为能够垂直移动保持环302，而与下部件306 无关，所以即使固定环302的环状部件408被磨光，仍能够保持半导体晶 片与下部件306之间的恒定距离。因此，被抛光的半导体晶片的轮廓能够 保持稳定。在图示的实施例中，弹性膜314被布置成与半导体晶片的大致整个表 面相接触。然而，弹性膜314可与半导体晶片的至少一部分相接触。尽管已经详细显示和描述了本发明的某些优选实施例，但是应当理解， 可在其中进行各种改变和修改而不脱离所附权利要求的范围。
权利要求
1. 一种抛光设备，包括具有抛光面的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在所述抛光面上的顶环；被构造成提升和降低所述顶环的顶环轴；被构造成提升和降低所述顶环轴的提升和降低机构；被构造成检测所述顶环轴伸长的伸长检测装置；以及被构造成在抛光时设置所述顶环的垂直位置并控制所述提升和降低机构按设定垂直位置使所述顶环降低到预设抛光位置的控制器；其中所述控制器基于已经由所述伸长检测装置检测到的所述顶环轴的伸长来修正所述预设抛光位置。
2、 据权利要求l所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 被构造成在所述顶环的底面或由所述顶环保持的基片的底面与所述抛光面接触时检测所述顶环垂直位置的位置检测装置；其中所述控制器根据已经由所述位置检测装置检测到的所述顶环的垂 直位置计算所述预设抛光位置。
3、 根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 用于修整包括抛光垫的所述抛光面的修整器；以及 被构造成检测所述抛光垫磨损量的磨损检测装置；其中所述控制器基于已经由所述磨损检测装置检测到的所述抛光垫的 所述磨损量和所述顶环轴的所述伸长来修正所述预设抛光位置。
4、 根据权利要求3所述的抛光设备，其特征在于，已经基于所述抛光 垫的所述磨损量和所述顶环轴的所述伸长得到修正的所述预设抛光位置(Hpost-best)被表达为H post-best — Hinitial—b(!St +AH -AL，其中H initial—best 表示在所述抛光垫被磨损之前所述顶环的预设抛光位置，AH表示所述抛光垫的磨损 量，AL表示所述顶环轴的伸长。
5、 据权利要求3所述的抛光设备，其特征在于，已经基于所述抛光垫 的所述磨损量和所述顶环轴的所述伸长得到修正的所述预设抛光位置(Hpost-best)被表达为Hp。st-best 二 Hjni"al-best +CAH - AL，其中HiniLia卜bt'sl表不在所述抛光垫被磨损之前所述顶环的预设抛光位置，CAH表示所述抛光垫的 磨损量AH与调整系数C的乘积，调整系数C的范围是0《C<1或1<C《2， 以及AL表示所述顶环轴的伸长。
6、 根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，所述顶环具有被构 造成与所述基片接触的弹性膜，所述弹性膜提供用于被供给压力流体的压 力腔；当所述压力腔被供给压力流体时，所述弹性膜在流体压力下将基片压 靠在所述抛光面上；以及每个所述预设抛光位置和所述修正的预设抛光位置代表这样的位置， 即在所述压力腔被供给压力流体之前，在由所述顶环保持的基片的底面与 所述抛光面之间限定有间隙。
7、 根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，所述伸长检测装置 包括用于检测所述顶环轴温度的温度传感器；以及被构造成根据由所述温度传感器测量到的温度变化计算所述顶环轴伸 长的计算装置。
8、 根据权利要求1所述的抛光设备，其特征在于，所述伸长检测装置 包括距离传感器。
9、 根据权利要求8所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 支撑所述顶环轴的顶环头；其中所述距离传感器被固定安装在所述顶环头上，用于测量所述距离 传感器与所述顶环上表面之间的距离。
10、 根据权利要求8所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 用于传送基片至所述顶环或从所述顶环传送基片的基片传送装置； 其中所述距离传感器被设置在所述基片传送装置上或者附近，用于在基片被传送至所述顶环或从所述顶环传送基片时测量所述顶环的位置。
11、 根据权利要求3所述的抛光设备，其特征在于，所述磨损检测装 置包括用于在所述修整器与所述抛光垫接触时检测所述修整器垂直位置的 传感器。
12、 根据权利要求ll所述的抛光设备，其特征在于，所述磨损检测装 置考虑所述修整器轴的伸长来确定所述抛光垫的磨损量。
13、 根据权利要求2所述的抛光设备，其特征在于，所述提升和降低机构包括电机，并且所述位置检测装置包括电流检测器，用于检测流过所 述电机的电流，从而基于通过所述电流检测器检测的电流的变化检测所述 顶环的底面或由所述顶环保持的所述基片的底面与所述抛光面接触的时 间。
14、 根据权利要求2所述的抛光设备，其特征在于，当所述位置检测 装置检测所述顶环的位置时，所述顶环保持作为基片的仿真晶片。
15、 一种抛光设备，包括具有抛光垫的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在所述抛光垫上的顶环； 被构造成提升和降低所述顶环的顶环轴； 被构造成提升和降低所述顶环轴的提升和降低机构； 被构造成检测所述抛光垫的磨损量的磨损检测装置；以及 被构造成在抛光时设置所述顶环的垂直位置并控制所述提升和降低机 构以按设定垂直位置使所述顶环降低到预设抛光位置的控制器；其中所述控制器基于通过己经被所述磨损检测装置检测到的所述抛光垫的磨损量乘以范围在0《C<1或1<C《2的调整系数(C)而得到的值来 修正所述预设抛光位置。
16、 根据权利要求15所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 被构造成在所述顶环的底面或由所述顶环保持的基片的底面与所述抛光垫接触时检测所述顶环垂直位置的位置检测装置；其中所述控制器根据已经由所述位置检测装置检测到的所述顶环的垂 直位置计算所述预设抛光位置。
17、 根据权利要求15所述的抛光设备，其特征在于，所述调整系数(C) 根据所述抛光垫的厚度、所述抛光垫的类型、待抛光基片的膜的类型、以 及抛光基片的抛光压力中的至少一个而改变。
18、 一种抛光设备，包括 具有抛光面的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在所述抛光面上的顶环； 被构造成提升和降低所述顶环的顶环轴； 被构造成提升和降低所述顶环轴的提升和降低机构； 被构造成冷却所述顶环轴的冷却装置；以及被构造成在抛光时设置所述顶环的垂直位置并控制所述提升和降低机 构以按设定垂直位置使所述顶环降低到预设抛光位置的控制器。
19、 根据权利要求18所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括 被构造成在所述顶环的底面或由所述顶环保持的基片的底面与所述抛光面接触时检测所述顶环垂直位置的位置检测装置；其中所述控制器根据已经由所述位置检测装置检测到的所述顶环的垂 直位置计算所述预设抛光位置。
20、 根据权利要求18所述的抛光设备，其特征在于，进一步包括用于修整包括抛光垫的所述抛光面的修整器；以及 被构造成检测所述抛光垫的磨损量的磨损检测装置； 其中所述控制器基于已经由所述磨损检测装置检测到的所述抛光垫的 所述磨损量来修正所述预设抛光位置。
21、 根据权利要求18所述的抛光设备，其特征在于，所述冷却装置包 括形成在所述顶环轴中的通道，以及被构造成将冷却剂供给到所述通道中 的供应装置。
22、 一种抛光设备，包括 具有抛光面的抛光台； 修整所述抛光面的修整器；被构造成在每次使用所述修整器进行修整操作期间检测所述抛光面的 磨损量的磨损检测装置；其中所述磨损检测装置通过对所述抛光面的垂直位置进行平均或者对 从(n-m)次修整到n次修整获得的所述抛光面磨损量进行平均确定所述抛 光面的第n个磨损量。
23、 根据权利要求22所述的抛光设备，其特征在于，所述磨损检测装 置通过所述修整器与所述抛光面接触时所述修整器垂直位置的改变来确定 所述抛光面的磨损量。
24、 一种抛光设备，包括 具有抛光面的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在所述抛光面上的顶环； 被构造成提升和降低所述顶环的顶环轴； 被构造成提升和降低所述顶环轴的提升和降低机构； 被构造成在所述顶环的底面或由所述顶环保持的基片的底面与所述抛 光面接触时检测所述顶环的垂直位置的位置检测装置；其中在所述抛光面上的多个不同位置执行使所述顶环与所述抛光面接触的接触操作，且通过对多次接触操作得到的所述抛光面的垂直位置进行 平均来确定所述抛光面的垂直位置。
25、 一种抛光设备，包括 具有抛光面的抛光台；被构造成保持并将基片压靠在所述抛光面上的修整器； 被构造成提升和降低所述修整器的修整器轴； 被构造成提升和降低所述修整器轴的提升和降低机构； 被构造成在所述修整器的底面与所述抛光面接触时检测所述修整器垂直位置的位置检测装置；其中在所述抛光面上的多个不同位置执行使所述修整器与所述抛光面接触的接触操作，且通过对多次接触操作得到的所述抛光面的垂直位置进行平均来确定所述抛光面的垂直位置。
全文摘要
用于将基片例如半导体晶片抛光至镜面光洁度的抛光设备。抛光设备包括具有抛光面的抛光台、被构造成保持并将基片压靠在抛光面上的顶环、被构造成提升和降低顶环的顶环轴、以及被构造成检测顶环轴伸长的伸长检测装置。抛光设备进一步还具有被构造成在抛光时设置顶环的垂直位置并控制提升和降低机构以按设定垂直位置使顶环降低到预设抛光位置的控制器。控制器基于已经由伸长检测装置检测到的顶环轴的伸长来修正预设抛光位置。
文档编号B24B37/07GK101254586SQ20081009201
公开日2008年9月3日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年1月30日
发明者户川哲二, 永田公秀, 锅谷治, 齐藤贤一郎 申请人:株式会社荏原制作所