CN100591480C - 抛光设备 - Google Patents

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Abstract

该抛光设备可将一工件传送给一顶环而不会使该工件从中心位置移开并可精确地抛光该工件。该抛光设备具有用来将工件传送给顶环的一传送单元。该传送单元包括：一引导件，该引导件具有一接收部分，将工件中心定位；一安放台，该安放台相对于引导件垂直移动，且具有一安放部分，该安放部分接纳中心定位的工件；以及一支承机构，该支承机构支承安放台并使安放台可向下移动。该安放台相对移动而靠近顶环并将工件压到顶环的下表面上，从而将工件传送给所述顶环。

Description

抛光设备
技术领域
本发明涉及一种用于抛光例如晶片的工件的抛光设备。
背景技术
已知有许多类型的抛光设备。
一普通的抛光设备具有：一抛光板，该抛光板的上表面覆盖有抛光布；一顶环，该顶环具有用于固定一工件并将该工件的下表面压在抛光布上的一下表面。抛光板和顶环相对运动从而抛光工件的下表面。
通常，工件由机械手臂搬运到传送单元，传送单元将工件置于中心，顶环移到传送单元以接收工件。
一具有传送单元的传统抛光设备在日本专利公报11-347922中有所揭示。
该传送单元包括：一推进台，该推进台具有一支承面，诸如半导体晶片的工件将安放在该推进台上；一提升单元，该提升单元使推进台垂直运动；以及一引导件，该引导件位于推进台的外围，具有一引导面，该引导面为向内呈锥形(female tapered)的表面。
半导体晶片由机械手臂搬运到推进台并安放在推进台的支承面上。然后，推进台与晶片一起向下运动。晶片进入引导件，晶片的外圆周表面接触引导件的引导面，从而将晶片放置在中心。推进台向上运动，接收中心放置的晶片，并将中心放置的晶片压到顶环的下表面上，从而可由顶环将晶片固定。
在将晶片抛光以后，通过逆向工艺将被抛光的晶片从顶环搬运到传送单元上，然后由机械手臂将晶片从传送单元搬到一个外部的位置。
然而，在传统的传送单元中，将工件从推进台移到向内呈锥形的引导面从而将工件中心放置。当工件被传送到顶环时，推进台向上运动从而接收工件并将工件压到顶环上。因此，中心放置的工件在推进台向顶环运动的时候振动，由此晶片会轻易地从中心位置处移开。如果工件从中心移动或离开，就会破坏或打破工件。
发明内容
本发明旨在解决以上所述的问题。
本发明的一个目的是提供一种抛光设备，该设备可将一工件传送给一顶环而不会使该工件从中心位置移开并可精确地抛光该工件。
为了达到这个目的，本发明具有以下结构。
即，本发明的抛光设备包括：
一抛光板，该抛光板具有覆盖有抛光布的一上表面；
一顶环，该顶环具有用来固定一工件并将该工件的一下表面压到抛光布上的一下表面，将该顶环相对于抛光板移动，从而抛光工件的下表面；以及
一传送单元，该传送单元位于一工件传送位置，在该位置处，工件被传送给顶环；
其中，该传送单元包括：
一引导件，该引导件包括一接收部分，且引导所传送的工件的一外边
缘，从而完成工件的中心定位；
一安放台，该安放台可相对于引导件垂直移动，且具有一安放部分，
该安放部分接纳来自引导件的中心定位的工件，工件的一上表面向上突
出；以及
一支承机构，该支承机构支承安放台并使安放台可向下移动；以及
其中，该安放台可相对移动而靠近顶环并将工件压到顶环的下表面上，从而将工件传送给顶环。
在该抛光设备中，顶环可向下移动并使已经在安放台上中心定位的工件同安放台一起移动，从而将工件传送给顶环。
在该抛光设备中，引导件可为多个销钉，每根销钉具有一锥形上端，该上端作为使工件中心定位的一引导部分。
在该抛光设备中，安放台的安放部分可从安放台的一外圆周边缘呈圆形地向上突出。
在该抛光设备中，安放部分的一安放面可为一向内呈锥形的表面，其内径向着一下端逐渐变小。
在该抛光设备中，可在一基座上设置一弹性件；以及
该弹性件可弹性支承安放台并使安放台可向下移动。
在该抛光设备中，该弹性件可为一螺旋弹簧，该螺旋弹簧从安放台向下延伸、连接在穿过基座的一轴上并被弹性钳夹在安放台和基座之间。
在该抛光设备中，轴的一部分可为一第一螺纹部分，该部分从基座向下突出，
一螺母可与该第一螺纹部分螺纹连接，
轴的一部分可由一螺杆套筒覆盖，该部分穿过基座，该螺杆套筒的外圆周表面包括与基座螺纹连接的一第二螺纹部分，以及
通过调节螺杆套筒相对于基座的螺纹连接位置以及螺母的螺纹连接位置，可以调节安放台相对于基座的高度以及螺旋弹簧的弹性力。
在该抛光设备中，安放台可沿一引导杆垂直移动，同时保持相对于基座的水平状态。
在该抛光设备中，在基座上可设置一提升件，该提升件由一驱动单元垂直移动，以及
该引导件可设置在该提升件中。
在该抛光设备中，引导杆不仅可引导安放台，而且可引导提升件。
在该抛光设备中，传送单元可包括：
一支承件，该支承件支承安放台，且具有一弹性件，该弹性件使安放台可向下移动；以及
多个定位零件，这些定位零件设置于支承件从而接触在安放台上已经中心定位的工件的一外边缘并定位该工件。
通过使用本发明的抛光设备，可将工件传送给顶环而不会使工件偏离中心位置，从而可以高抛光精度来抛光工件。
附图说明
现在将通过举例并结合附图来描述本发明的实施例，在这些附图中：
图1是本发明的抛光机的第一个实施例的说明图；
图2是顶环的截面图；
图3是示出了顶环、工件和安放部分的说明图；
图4是传送单元的截面图，其中工件由销钉中心放置；
图5是示出了引导杆、轴和销钉的布置的说明图；
图6是传送单元的截面图，其中销钉被向下移动；
图7是顶环向下运动以固定工件时传送单元的截面图；
图8是第二个实施例的传送单元的截面图；
图9是示出了第二个实施例的传送单元的定位零件的布置的平面图；以及
图10是示出了定位零件、模板和工件的说明图。
具体实施方式
现在将结合附图来详细描述本发明的优选实施例。
图1是本发明的第一个实施例的抛光设备10的说明图。
在图1中，抛光布13通过例如粘胶而粘附在抛光板12的上表面上。抛光板12绕心轴14旋转。心轴14由一已知的装置(未示出)旋转。
顶环16连接于旋转轴17的下端。旋转轴17绕其自身的轴线旋转并由一已知的机构(未示出)向上运动。顶环16在一第一位置和一第二位置X之间运动，第一位置位于抛光板12的上方，第二位置位于抛光板12的外侧。第二位置X为工件传送位置。
用于传送工件的传送单元18位于工件传送位置X上。搬运单元19具有机械手臂(未示出)。搬运单元19将要抛光的工件搬运到传送单元18中，以及将抛光好的工件从传送单元18上拿走。
将工件从传送单元18传送到顶环16的下表面，顶环16将工件压到抛光板12的抛光布13上，且旋转抛光板12和顶环16，从而可抛光工件。在完成抛光后，将工件从顶环16传送到传送单元18，然后由机械手臂将工件从传送单元18上取下。
图2是顶环16的截面图。顶环16是已知的顶环，因此将对其结构进行简单的说明。
顶部(head proper)20包括：顶板部分21，该顶板部分固定于轴17；以及圆柱形部分22，该圆柱形部分固定于顶板部分21的下部外圆周边缘。
固定板24位于顶部20之下，并可与环形隔膜25一起上下运动。隔膜25的外圆周边缘由固定件26固定于圆柱形部分22的下表面；隔膜25的内圆周边缘由固定件27固定于固定板24的外圆周边缘。
第一室29形成于顶部20和固定板24之间，该第一室由隔膜25紧紧闭合。将加压流体从流体源(未示出)通过接头30引入第一室29。由于这一结构，可将工件压在抛光布13上。
诸同轴第二室31形成在固定板24上。诸第二室31通过沿径向延伸的槽(未示出)互相连通。许多小孔32在固定板24的下表面上平均地开口，这些小孔与第二室连通。
从流体源(未图示)经接头34和管道35将加压流体引入第二室31中并从固定板24的小孔32向下喷出。如图3所示，具有细孔的垫片36设置在固定板24的下表面上，环形模板37设置于垫片36的下部外圆周边缘。进一步从垫片36的细孔将加压流体向下喷，该加压流体是从固定板24的下表面向下喷出的。因此，由喷射流体进一步将工件W压到抛光布13上。
为了固定工件，将第二室31中的流体吸出，从而工件W被牵引并固定在垫片36的下表面上。
注意到，圆柱形部分22的内表面和固定件27的外表面为锥形表面38，它们互相配合，从而使固定板24准确地中心放置而不会从圆柱形部分22中掉出。
本发明的特征点在于传送单元18。
图4是第一个实施例的传送单元18的截面图。
提升台(提升件)42设置于基座40，该提升台由气缸单元(驱动单元)41垂直移动。该提升件42由活塞杆41a连接，诸导杆43分别由诸引导轴套44引导。通过驱动气缸单元41，提升件42垂直运动，同时保持水平状态。
提升件42是圆形板。六根销钉(引导件)45设置在提升件42的外圆周边缘上并沿圆周方向规则间隔地布置(见图5)，这些销钉向外延伸。
如图3所示，每根销钉具有下销钉部分46和上销钉部分47，下销钉部分是较粗部分，而上销钉部分是锥形部分。下销钉部分46和上销钉部分47之间的边界部分具有锥形面48，它的直径向着下端逐渐增大。同时，上销钉部分47还具有锥形面49，它的直径向着下端逐渐增大。注意到上销钉部分47的下端是具有固定直径并与锥形边界部分49的上端连接的柱形部分50。
六个销钉45的上销钉部分47的外圆周表面作为引导工件W的接收部分。已知的机械手臂H(见图5)夹住工件W的外圆周边缘并将工件搬到六个上销钉部分47之间的空间，然后机械手臂H松开工件W。这个动作之后，工件W的外圆周边缘由上销钉部分47的外圆周面引导，从而使工件W落入六个柱形部分50之间的空间中。因此，工件W中心放置并安放在锥形面48的上部。在柱形部分50和工件W的外圆周表面之间的间隙为大约0.5μm。
在图4中诸传感器51监测工件W是否通过销钉45的上销钉部分47之间的空间，每个传感器具有发光部分和受光部分。
安放台53为圆形板，且环形安放部分54沿安放台53的外圆周边缘设置，该安放部分向上延伸。通过向下移动销钉45，将工件W从销钉45传送到安放部分54。安放部分54具有安放面54a，它是向内呈锥形的表面，其内径向着下端逐渐变小。如图3所示，当将工件W传送到安放面54a时，工件W的上表面的高度就是安放面54a的顶端高度。即，将工件W和安放面54a的尺寸设计成使工件W向上突出。如图3所示，将工件W突出的高度设计成在顶环16向下移动以将工件W压着垫片36时避免模板37妨碍安放部分54的上部。
如图5所示，安放部分54具有诸槽54b，这些槽具有半圆形的形状，而每根销钉45的内半部分可穿过各个槽54。
安放台53由螺旋弹簧(弹性件)弹性支承，且可相对于基座40向下运动。将说明支承安放台53的支承机构。
四根导杆43和四根轴56从安放台53的下表面向下延伸，并且它们交替地布置在同一个圆上。导杆43和轴56的下部穿过基座40，它们还进一步向下延伸。它们的布置在图5中用实线来表示。
导杆43同引导轴套57一起穿过基座40。即，导杆43不仅引导提升件42，而且引导安放台53。可以将安放台53上下移动，同时保持水平状态。
轴56的上部为较大直径部分56a，该部分的直径大于下部的直径。
轴56的部分56b为第一螺纹部分，轴56从基座40向下延伸，而螺母58与第一螺纹部分56b旋在一起。轴56穿过基座40的部分分别由螺杆套筒(screw cylinder)60覆盖，该螺杆套筒的外圆周表面包括与基座40螺纹连接的第二螺纹部分60a。一工具可与螺杆套筒60的接合部分60b结合，从而转动螺杆套筒60。通过转动螺杆套筒60，可调节螺杆套筒60相对于基座40的位置。螺杆套筒60的位置可由螺母62固定。
螺旋弹簧64覆盖轴56的一部分，该部分位于螺杆套筒60的上端和较大直径部分56a的下表面之间。因此，安放台53由四个螺旋弹簧64支承。当将安放台53向下压时，螺旋弹簧64被向下压缩(见图7)。
由于这个结构，可通过调节螺杆套筒60相对于基座40的螺纹位置和螺母58的螺纹位置来调节安放台53相对于基座40的高度以及螺旋弹簧64的弹力。
第一个实施例的传送单元18具有上述的结构。接下来将解释传送单元18的动作。
在图4中，提升件42已经被向上移动，且销钉45的上销钉部分47位于完全在安放台53的安放部分54的上表面的上方。
在此状态下，机械手臂H夹住工件W的外缘，该工件已经被容纳于例如一储料器(未示出)中，随后将工件W运送到六个上销钉部分47之间的空间中。然后，机械手臂H松开工件W。工件W由上销钉部分47的外圆周面引导，落到锥形面48的上部，从而使工件W可准确定位(见图4)。
接下来，如图6所示，气缸单元41将提升台42同销钉45一起向下移动。通过这个动作，工件w被传送到安放部分54的安放面54a之上。如上所述，工件W上表面的高度要高于安放面54a上端的高度，因此，当将工件W传送到安放表面54a时，工件W向上突出。
然后，如图7所示，顶环16向下移动，垫片36接触工件W的上表面。在这个状态下，顶环16继续克服螺旋弹簧64的弹性力向下移动。螺旋弹簧64被压缩，因此螺旋弹簧64以规定的弹性力将工件W压到垫片36的下表面上。第二室31中例如空气的流体被抽出，从而将工件W向上吸并由垫片36的下表面将其固定。然后，顶环16向上移动，向着抛光板12上方的位置移动，然后向下移动。通过这个动作，工件W被压到抛光布13上。通过旋转抛光板12和顶环16可将工件W的下表面抛光。
在完成了抛光之后，将工件W搬运到传送单元18上(见图4)，然后由机械手臂将其搬到一个外部的位置。
在第一个实施例中，工件W已经由销钉45中心定位并以这一状态被传送到安放台53上，由顶环16抽吸并固定在那个位置，顶环16是向下移动的。由此，工件W可由顶环16固定而不会使工件W移位。
注意到顶环16向下移动从而将工件W固定在顶环16的下表面上，但传送单元18可向上移动以将工件W传送给顶环16。在此情况下，不进行在传统的抛光设备中由推进台所执行的传送动作，从而可避免工件w的移位。
传送单元18的第二个实施例在图8-10中示出。注意到在第一个实施例中所解释过的结构元件用相同的标号来表示，对它们的解释将省略。
在安放台53的下方设置有支承台(支承件)70，且该支承台可向下移动。
也就是说，多根支承轴71固定于安放台53的下表面上并向下延伸。支承轴71穿过支承台70并从其向下延伸。诸垫圈72通过诸螺母73分别将各支承轴71的下部固定。诸螺旋弹簧(弹性件)74分别覆盖各支承轴71。螺旋弹簧74弹性设置在支承台70的下表面和垫圈72之间。
通过这一结构，支承台70可同安放台53一起向下运动，而且可相对于安放台53独立地向下运动。
注意到引导杆76设置在安放台53的下表面。引导轴套77设置于支承台70。
支承台70形成为圆形或放射状。多个定位零件80设置于支承台70的外边缘，这些定位零件向上延伸。
如图9所示，四个定位零件80以规则的角间隔环形布置。定位零件80的位置与销钉45的位置不同。定位零件80从环形安放部分54的槽54c分别向上延伸。如图4和10所示，突出部分80a分别设置在定位零件80的上部，这些突出部分包围工件W的外圆周表面以准确定位工件W，而在将工件W安放到安放部分54的安放面54a上时不会移位。
当定位零件80的突出部分80a与工件W的外圆周面接触时，即使销钉45向下移动工件W也不会偏移。当顶环16向下移动时，模板37首先接触并压着突出部分80a，从而将定位零件80同支承台70一起向下移动。然后，顶环16继续向下移动，垫片36接触工件W的上表面，安放台53也向下移动。因此，以规定的压力将工件W压到垫片36的下表面，而顶环16吸附并固定工件W。注意到，即使突出部分80a向下移动，模板37也会固定住工件W的外边缘而不是突出部分80a，从而可避免工件W的移位。
可以用其它的具体形状来实施本发明而不会背离本发明的精神实质。因此应该将这里的实施例理解为说明性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求来限定而非以上的说明，因此所有落入权利要求的含义及其等效内容的范围内的变化都应被认为由其所包含。

Claims (16)

1.一种抛光设备，
包括：
一抛光板，该抛光板具有覆盖有抛光布的一上表面；
一顶环，该顶环具有用来固定一工件并将该工件的一下表面压到抛光布上的一下表面，将所述顶环相对于所述抛光板移动，从而抛光工件的下表面；以及
一传送单元，该传送单元位于一工件传送位置，在该位置处，工件被传送给所述顶环；
其中，所述传送单元包括：
一引导件，该引导件包括一接收部分，且引导所传送的工件的一外边缘，从而完成工件的中心定位；
一安放台，该安放台相对于引导件垂直移动，且具有一安放部分，该安放部分接纳来自引导件的中心定位的工件，工件的一上表面向上突出；
一轴，该轴从安放台向下延伸并具有一螺纹部分，该螺纹部分穿过基座并从基座向下突出；
一与该轴的螺纹部分螺纹连接的螺母；
一与基座的一部分螺纹连接的螺杆套筒，该轴穿过该螺杆套筒和基座；以及
一螺旋弹簧，该螺旋弹簧弹性地设置在安放台和螺杆套筒之间，该螺旋弹簧支承安放台并允许安放台向下移动，
其中通过调节螺杆套筒相对于基座的螺纹连接位置以及螺母相对于轴的螺纹部分的位置，可以调节安放台相对于基座的高度以及螺旋弹簧的弹性力，并且
其中，该安放台相对移动而靠近所述顶环并将工件压到顶环的下表面上，从而将工件传送给所述顶环。
2.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，所述顶环向下移动并使已经在安放台上中心定位的工件同安放台一起移动，从而将工件传送给顶环。
3.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，引导件为多个销钉，每根销钉具有一锥形上端，该上端作为使工件中心定位的一引导部分。
4.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，安放台的安放部分从安放台的一外圆周边缘呈圆形地向上突出。
5.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，安放部分的一安放面为一向内呈锥形的表面，该表面的内径向着一下端逐渐变小。
6.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，安放台沿一引导杆垂直移动，同时保持相对于基座的水平状态。
7.如权利要求6所述的抛光设备，
其特征在于，在基座上设置一提升件，该提升件由一驱动单元垂直移动，并且该引导件设置在该提升件中。
8.如权利要求7所述的抛光设备，其特征在于，引导杆不仅引导安放台，而且引导提升件。
9.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，所述传送单元还包括：
一支承件，该支承件支承安放台，且具有一弹性件，该弹性件使安放台向下移动；以及
多个定位零件，这些定位零件设置于支承件从而接触在安放台上已经中心定位的工件的一外边缘并定位该工件。
10.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，该轴穿过螺旋弹簧。
11.如权利要求1所述的抛光设备，
其特征在于，还包括：驱动单元，该驱动单元构造成垂直地驱动一设置于基座的提升件，
其中，引导件设置在该提升件中，并且包括多个销钉，每根销钉具有一锥形上端，该上端作为使工件中心定位的一引导部分。
12.如权利要求11所述的抛光设备，
其特征在于，驱动单元向上移动提升件，以使销钉的锥形上端位于完全在安放台的安放部分的上表面上方的位置。
13.如权利要求12所述的抛光设备，
其特征在于，当销钉的锥形上端位于完全在安放部分的上表面上方的位置时，工件被运送并准确地定位入销钉的锥形上端之间的空间。
14.如权利要求13所述的抛光设备，
其特征在于，当工件被运送并准确地定位入销钉的锥形上端之间的空间时，驱动单元将提升件与销钉一起向下移动，从而将工件传送到安放部分的安放面上，以使工件的上表面高于安放台的安放面的上端。
15.如权利要求14所述的抛光设备，
其特征在于，当工件被传送到安放部分的安放面上以使工件的上表面高于安放台的安放面的上端时，顶环向下移动抵抗螺旋弹簧的弹性力，以使螺旋弹簧被压缩，并将工件压靠在顶环的下表面上。
16.如权利要求15所述的抛光设备，
其特征在于，工件借助吸力保持抵靠顶环的下表面，并且被传送到抛光板，压靠该抛光板，并且其中，抛光板和顶环相对于彼此旋转以抛光该工件。
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