CN101045286B - 基底夹持装置、抛光装置及抛光方法 - Google Patents
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Abstract
一种基底夹持装置防止基底滑出并使得基底被稳定地抛光。该基底夹持装置具有：顶圈体，其用于夹持基底并将基底压在抛光表面上；以及挡圈，其用于压住所述抛光表面，所述挡圈布置在所述顶圈体的外圆周部分上；所述挡圈包括：由磁性材料制成的第一构件；以及在表面上布置有磁铁的第二构件，其与所述第一构件保持抵接。
Description
技术领域
本发明涉及一种基底夹持装置，用于夹持作为待抛光的工件的基底，并将基底压在抛光表面上，更具体地涉及用于在抛光装置内夹持基底如半导体晶片等的基底夹持装置，该抛光装置通过抛光该基底使基底平面化。本发明还涉及具有该种基底夹持装置的抛光装置，以及利用该种抛光装置进行的抛光方法。
背景技术
近年来，半导体器件更加集成化，并且半导体元件的结构更加复杂化。此外，用于逻辑系统的多层互连的层数也增大。因此，半导体器件表面的不规则性加剧，以致半导体器件表面的梯度倾向于更大。这是因为，在生产半导体器件的过程中，在半导体基底上形成薄膜，然后在半导体基底上进行微加工处理如布线或形成孔，并且多次重复进行这些处理以在半导体基底上形成后续的薄膜。
当半导体器件表面的不规则性加剧时，出现下列问题：当在半导体器件上形成薄膜时，在具有台阶的部分内形成的膜的厚度较小。由于互连的断开引起断路，或者由于互连层之间未充分绝缘引起短路。结果，不能获得好的产品，并且产量趋于下降。此外，即使半导体器件初始工作正常，但是在长时间使用后，半导体器件的可靠性降低。在平版印刷过程中的曝光时刻，如果照射表面具有不规则性，则曝光系统内的透镜单元不能局部聚焦。所以，如果半导体器件表面上的不规则性加剧，则其成问题，因为难于在半导体器件上形成精细的布线。
因此，在生产半导体器件的过程中，将半导体基底的表面平面化越来越重要。其中一种最重要的平面化技术是CMP(化学机械抛光)。在利用抛光装置进行的化学机械抛光过程中，在将含有研磨颗粒如二氧化硅(SiO2)的抛光液供给抛光表面如抛光垫的同时，基底如半导体晶片与该抛光表面滑动接触，由此抛光该基底。
该类抛光装置包括具有由抛光垫构成的抛光表面的抛光工作台，以及用于夹持半导体晶片的基底夹持装置，其被称作顶圈或承载头。当利用该抛光装置抛光半导体晶片时，通过该基底夹持装置在预定压力下夹持半导体晶片并将其压在抛光工作台上。此时，抛光工作台和基底夹持装置彼此相对移动，使半导体晶片与抛光表面滑动接触，以使半导体晶片的表面被抛光成平的镜面光洁度。
在该种抛光装置中，如果在被抛光的半导体晶片和抛光垫的抛光表面之间的相对压力在半导体晶片的整个表面上不均匀，则在半导体晶片的某些部分上根据对这些部分施加的压力，半导体晶片可能不能被充分抛光，或可能被过度抛光。所以，已经尝试将半导体夹持装置用于夹持半导体晶片的表面形成为由弹性材料如橡胶构成的弹性膜，并且对该弹性膜的背面供应流体压力如空气压力，使施加在半导体晶片上的压力在半导体晶片的整个表面上均匀化。
此外，抛光垫是如此弹性以致施加在被抛光的半导体晶片周边部分上的压力变得不均匀，因此只有半导体晶片的周边部分可能被过度抛光，称作“边缘倒圆”。为了防止该种边缘倒圆，在已经使用的基底夹持装置中，半导体晶片在其周边部分被导圈或挡圈夹持，而且与半导体晶片周边部分对应的抛光表面的环形部分被该导圈或挡圈压住。
然而，使用挡圈是有问题的，因为在抛光过程中，利用挡圈夹持在位的半导体晶片趋于从半导体夹持装置意外地移出，因此不能稳定地抛光。
发明内容
考虑到现有技术中的上述情况已经作出本发明。因此本发明的目的是提供一种基底夹持装置、抛光装置以及抛光方法，有效地防止作为待抛光的工件的基底滑出并使得基底被稳定地抛光。
根据本发明的第一方面，提供了一种基底夹持装置，其防止作为待抛光的工件的基底滑出并使得基底被稳定地抛光。该基底夹持装置包括用于夹持基底并将其压在抛光表面上的顶圈体，以及用于压住抛光表面的挡圈，该挡圈布置在顶圈体的外圆周部分上。该挡圈包括由磁性材料构成的第一构件以及在其表面上布置有磁铁的第二构件，该第二构件与第一构件抵接。
由于挡圈的第一构件和第二构件由此在磁力作用下彼此固定，即使当在抛光过程中挡圈振动时，第一构件和第二构件保持吸附在一起。防止挡圈由于振动突然提离抛光表面。所以，由挡圈施加的表面压力被稳定，减小了半导体晶片可能滑出基底夹持装置的可能性。如果需要将第一构件和第二构件彼此分开用于维修等，则弱化第一构件和第二构件之间在磁力作用下的连接，以使第一构件和第二构件易于彼此分离。
第一构件可包括用于将第二构件压在抛光表面上的活塞，或者第二构件可包括用于将第一构件压在抛光表面上的活塞。第一构件可具有凸轮机构，该凸轮机构包括可角向移动的凸轮提升机构，用于使第二构件与第一构件分离，或者第二构件可具有凸轮机构，该凸轮机构包括可角向移动的凸轮提升机构，用于使第一构件与第二构件分离。
根据本发明第二方面，提供了一种抛光装置，用于稳定地抛光作为待抛光的工件的基底，同时防止基底滑出。该抛光装置包括抛光表面，用于夹持基底并将其压在抛光表面上用于抛光基底的顶圈体，以及用于压住抛光表面的挡圈，该挡圈布置在顶圈体的外圆周部分上。该抛光装置还具有：传感器，用于在至少两个位置检测挡圈的高度；以及处理器，用于基于传感器检测的挡圈高度计算挡圈的梯度。传感器优选分别沿抛光表面的旋转方向布置在顶圈体的上游和下游。
挡圈在至少两个位置的高度由传感器检测，并且通过处理器从所检测的高度中计算挡圈梯度。通过由此计算挡圈的梯度，处理器可预测，由于挡圈的过度倾斜，由顶圈体夹持的基底滑出顶圈体的可能性。所以，基于所预测的可能性，可防止基底滑出顶圈体。
根据本发明的第三方面，提供了一种抛光方法，用于稳定地抛光作为待抛光的工件的基底，同时防止基底滑出。通过利用布置在顶圈体的外圆周部分上的挡圈夹持基底的外圆周部分，以及利用顶圈体将基底压在抛光表面上同时将挡圈压在抛光表面上，该抛光方法抛光基底。该抛光方法包括：测量挡圈的梯度，并且如果挡圈的梯度超过预定的临界值时，产生外部报警信号，停止抛光基底，或改变成预设的抛光状态。
本发明还提供了另一种抛光方法。通过利用布置在顶圈体的外圆周部分上的挡圈夹持基底的外圆周部分，以及利用所述顶圈体将基底压在抛光表面上同时将挡圈体压在所述抛光表面上，该抛光方法抛光基底。该抛光方法包括：测量挡圈体的梯度，并且如果挡圈体的梯度超过预定的临界值时，产生外部报警信号，停止抛光基底，或改变成预设的抛光状态。
当结合附图时，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将从下列描述中变得明了，附图以举例的方式示出了本发明的优选实施例。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例，包括顶圈(基底夹持装置)的抛光装置的示意性侧视图；
图2是图1所示的抛光装置中顶圈的垂直剖视图；
图3是图2所示的顶圈靠近挡圈的一部分的局部放大垂直剖视图；
图4是沿图3的线IV-IV的剖视图；
图5是根据本发明的第二实施例，抛光装置中的顶圈的垂直剖视图；
图6是根据本发明的第二实施例，抛光装置的平面图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述根据本发明的基底夹持装置和抛光装置的实施例。图1示出了根据本发明的第一实施例，包括基底夹持装置的抛光装置的示意性侧视图。基底夹持装置用于夹持作为待抛光的工件的基底如半导体晶片等，并将该基底压在抛光工作台上的抛光表面上。如图1所示，抛光装置包括构成根据本发明的基底夹持装置的顶圈1，以及布置在顶圈1下面的抛光工作台100，抛光工作台100的上表面上连接有抛光垫101。抛光液供给喷嘴102布置在抛光工作台100上方。抛光液供给喷嘴102将抛光液Q供给到抛光工作台100上的抛光垫101上。
市场上存在各种抛光垫。例如，其中一些是由Rodel公司制造的SUBA800、IC-100和IC-1000/SUBA400(双层布)，以及由Fujimi公司制造的Surfinxxx-5和Surfin000。SUBA800、Surfinxxx-5和Surfin000是由聚氨酯树脂粘结的无纺布，IC-100由硬质泡沫聚氨酯构成(单层)。泡沫聚氨酯多孔，并在其表面内形成有大量微槽或孔。
顶圈1连接到顶圈轴11的下端，该顶圈轴通过垂直移动的机构24可相对于顶圈头110垂直移动。当垂直移动机构24垂直移动顶圈轴11时，顶圈1作为整体上升、下降用于相对于顶圈头110定位。旋转接头25安装在顶圈轴11的上端。
用于垂直移动顶圈轴11和顶圈1的垂直移动机构24包括：桥28，顶圈轴11通过轴承26可旋转地支撑在桥28上；安装在桥28上的滚珠丝杠32；由支撑柱30支撑的支撑座29；以及安装在支撑座29上的直流伺服电机38。在上面支撑直流伺服电机38的支撑座29通过支撑柱30固定地安装在顶圈头110上。
滚珠丝杠32包括连接到直流伺服电机38的螺杆轴32a和螺纹绕在螺杆轴32a上的螺母32b。顶圈轴11可通过垂直移动机构24与桥28一致地垂直移动。当直流伺服电机38通电时，桥28经由滚珠丝杠32垂直移动，由此顶圈轴11和顶圈1垂直移动。
顶圈轴11通过键(未示出)连接到旋转套112。旋转套112具有固定布置在其周围的同步滑轮113。具有驱动轴的顶圈电机114固定到顶圈头110的上表面。同步滑轮113通过同步带115操作性地连接到同步滑轮116，同步滑轮116安装在顶圈电机114的驱动轴上。当顶圈电机114通电时，同步滑轮116、同步带115和同步滑轮113旋转，以使旋转套112和顶圈轴11彼此一致地旋转，由此旋转顶圈1。顶圈头110支撑在顶圈头轴117上，顶圈头轴117可旋转地支撑在框架(未示出)上。
图2以垂直剖视图示出了顶圈1。如图2所示，顶圈1主要包括：顶圈体2，用于将夹持在其下表面上的半导体晶片压在作为抛光表面的抛光垫101上；以及挡圈3，用于直接压在抛光垫101上。顶圈体2具有盘形上构件300、安装在上构件300下表面上的中间构件301、以及安装在中间构件304下表面上的下构件306。挡圈3具有安装在上构件300的外圆周部分的下表面上的缸体400、以及安装在下构件306的外圆周部分上的导向件401。缸体400和导向件401由此可与顶圈体2一致地旋转。
上构件300通过螺栓308紧固到顶圈轴11上。中间构件304通过螺栓(未示出)紧固到上构件300上。下构件306通过螺栓(未示出)紧固到中间构件304上。上构件300、中间构件304和下构件306共同组成由合成树脂如工程塑料(例如，PEEK)构成的主组件。
用于与半导体晶片的反面抵接的弹性膜314安装在下构件306的下表面上。通过布置在下构件306的外圆周边缘部分上的环形边缘夹持件316、以及相对于环形边缘夹持件316径向向内布置的环形辅助环318和夹持件319，将弹性膜314连接到下构件306的下表面上。弹性膜314由非常强硬、耐久的橡胶材料如乙丙橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶或硅橡胶构成。
边缘夹持件316由辅助环318夹持，辅助环318通过多个挡块320连接到下构件306的下表面上。夹持件319通过多个挡块(未示出)连接到下构件306的下表面上。这些挡块沿顶圈1的圆周方向等间隔地设置。
如图2所示，弹性膜314具有在其内中央形成的中央腔室360。夹持件319内形成有与中央腔室360连通的流体通道324。下构件306内形成有与流体通道324连通的流体通道325。流体通道324、325通过图1示出的流体通道41和调节器R1连接到压力调节单元120。压力调节单元120通过调节器R1、流体通道41、325、324将压力下的流体供应至中央腔室360。通过从压缩空气源供给加压流体如加压空气，或者利用泵等抽空流体通道，压力调节单元120调节流体的压力。
夹持件319将弹性膜314的波状间隔部314a夹持在下构件306的下表面上。辅助环318将弹性膜314的外间隔部314b和边缘间隔部314c夹持在下构件306的下表面上。
如图2所示，环形波状间隔腔室361形成在弹性膜314的波状间隔部314a和外间隔部314b之间。下构件306内形成有与间隙314d连通的流体通道342。中间构件304内形成有与形成在下构件306内的流体通道342连通的流体通道344。环形槽347在下构件306内形成在下构件306内的流体通道342和中间构件304内的流体通道344之间的连接处。下构件306内的流体通道342通过环形槽347、中间构件304内的流体通道344、以及图1中示出的流体通道42和调节器R2连接到压力调节单元120。压力调节单元120通过调节器R2、流体通道42、344、342将压力下的流体供给至波状腔室361。流体通道342选择性地连接至真空泵(未示出)。当启动真空泵时，可将半导体晶片吸引到弹性膜314的下表面上。
如图2所示，辅助环318内形成有与环形外腔室362连通的流体通道(未示出)，环形外腔室362形成在弹性膜314的外间隔部314b和边缘间隔部314c之间。下构件306内形成有与辅助环318内的流体通道通过连接器(未示出)连通的流体通道(未示出)。中间构件304内形成有与下构件306内的流体通道连通的流体通道(未示出)。辅助环318内的流体通道通过下构件306内的流体通道、中间构件304内的流体通道、以及图1中示出的流体通道43和调节器R3连接到压力调节单元120。压力调节单元120通过调节器R3、流体通道43和上述流体通道将压力下的流体供给至外腔室362。
如图2所示，边缘夹持件316将弹性膜314的侧壁314e夹持在下构件306的下表面上。边缘夹持件316内形成有与环形边缘腔室363连通的流体通道334，环形边缘腔室363形成在弹性膜314的边缘间隔部314c和侧壁314e之间。下构件306内形成有与边缘夹持件316内的流体通道334连通的流体通道(未示出)。中间构件304内形成有与下构件306内的流体通道连通的流体通道(未示出)。边缘夹持件316内的流体通道334通过下构件306内的流体通道、中间构件304内的流体通道、以及图1中示出的流体通道44和调节器R4连接到压力调节单元120。压力调节单元120通过调节器R4、流体通道44、334和上述流体通道将压力下的流体供给至边缘腔室363。
在该实施例的顶圈1中，供给至形成在弹性膜314和下构件306之间的压力腔室的流体的压力，即，在中央腔室360、波状腔室361、外腔室362、以及边缘腔室363内的流体的压力，以及供给至挡圈腔室410的流体的压力被独立地调节。独立调节各个腔室内的流体压力的顶圈1使得对于半导体晶片的各个区域可以调节顶圈1用来将半导体晶片压在抛光垫101上的压力，还使得可以调节挡圈3用来压住抛光垫101的压力。
挡圈3用来夹持半导体晶片的外圆周边缘。挡圈3包括挡圈按压机构411、内部形成有垂直通孔的导向件401、以及可垂直移动的挡圈部412，挡圈按压机构411包括上端封闭的中空缸体400。弹性膜404通过布置在缸体400上部的夹持件402夹持在缸体400内，并且活塞406连接到弹性膜404的下端。导向件401内夹持有可垂直移动的挡圈部412，该挡圈部412可通过活塞406向下压，包括环形构件408和挡圈体409。弹性膜404由非常强硬、耐久的橡胶材料如乙丙橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶或硅橡胶构成。
导向件401具有多个径向向内伸出的驱动销(未示出)，驱动销的各个末端伸入环形构件408。导向件401和挡圈部412因此通过驱动销彼此连接以彼此一致地旋转。具体为，环形构件408内具有多个垂直长孔来容纳导向件401的各个驱动销。导向件401的驱动销可在各个长孔内垂直移动，并且因此导向件401可相对于环形构件408垂直移动。
夹持件402内形成有与由弹性膜404形成的挡圈压力腔室410连通的流体通道(未示出)。缸体400的上部形成有与夹持件402内的流体通道连通的流体通道(未示出)。上构件300具有与缸体400内的流体通道连通的流体通道(未示出)。夹持件402内的流体通道通过缸体400内的流体通道、上构件300内的流体通道、以及图1中示出的流体通道45和调节器R5连接到压力调节单元120。压力调节单元120通过调节器R5、流体通道45和上述流体通道将压力下的流体供给至挡圈压力腔室410。当压力调节单元120调节供给至挡圈压力腔室410的流体的压力时，弹性膜404膨胀或收缩以垂直移动活塞406，由此将挡圈部412的挡圈体409以期望的压力压在抛光垫101上。用于向下压挡圈部412的挡圈按压机构411由此包括缸体400、夹持件402、弹性膜404、活塞406、以及挡圈压力腔室410。
在图示的实施例中，弹性膜404包括滚动膜。滚动膜包括具有弯曲区域的膜。当在由滚动膜间隔的腔室内的流体压力改变时，膜的弯曲区域滚动以增大或减小腔室内的空间。滚动膜具有较长的使用寿命，因为每次腔室内的空间增大时其膨胀小。因为滚动膜的膨胀小，滚动膜上的载荷损耗小，在滚动膜的行程中载荷的变化小。因此，可将由挡圈部412的挡圈体409施加在抛光垫101上的力调节至准确值。
由此构造的挡圈3仅允许挡圈3的挡圈部412朝抛光垫101下降。所以，即使当挡圈部412的挡圈体409磨损时，挡圈体409可持续压在抛光垫101上，同时下构件306和抛光垫101彼此间隔恒定的距离。由于挡圈部412和缸体400通过可弹性变形的弹性膜404彼此连接，挡圈部412可免于可能由加载点的偏离产生的弯曲力矩，挡圈部412包括夹持在抛光垫101上的挡圈体409。因此，由挡圈体409施加的表面压力被均匀化，并且挡圈体409抓住抛光垫101的能力增大。弹性膜404可由非常强硬、耐久的橡胶材料如乙丙橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶或硅橡胶构成，硬度在30至80°(JIS-A)的范围内，或者由薄的合成树脂膜构成。虽然薄的低硬度弹性膜能够进行低损耗载荷控制，优选考虑到其耐磨性来确定弹性膜404的硬度和厚度。
挡圈按压机构411的活塞406和挡圈部412的环形构件408在磁力作用下彼此固定。具体为，根据该实施例，活塞406由磁性材料制成，并且其表面涂覆或镀有防锈剂。磁铁420埋入环形构件408面对活塞406的表面内。所以，环形构件408在磁铁420的磁力作用下吸引并固定到活塞406。
由于活塞406和环形构件408由此在磁力作用下彼此固定，即使当挡圈部412的挡圈体409在抛光过程中振动时，活塞406和环形构件408也保持吸附在一起。防止了挡圈部412由于振动而突然提离抛光垫101。所以，稳定了挡圈体409强加的表面压力，降低了半导体晶片可能滑出顶圈1的可能性(见图1)。
下构件306、挡圈部412以及所结合的其它部件共同组成了承载组件。该承载组件经常从顶圈1的其它部分中移走用于维修。然而，活塞406的维修较少。因为挡圈按压机构411的活塞406和挡圈部412的环形构件408在磁力作用下彼此连接，经常移走的承载组件的环形构件408可易于与不经常移走的活塞406分离。
顶圈1具有用于将挡圈按压机构411的活塞406和挡圈部412的环形构件408彼此分离的机构。图3以局部放大垂直剖视图示出了顶圈1靠近挡圈3的部分。如图3所示，环形构件408具有多个可绕各自的轴430旋转的凸轮提升机构432。图4是沿图3的IV-IV线的截面视图。如图4所示，每个凸轮提升机构432从轴430的中心具有不同的半径。当凸轮提升机构432转动时，其具有最大半径的突出部432a接触并提升活塞406。每个凸轮提升机构432的轴430在其外端表面具有同轴的扳手孔434，用于插入扳手。
环形构件408在其上表面具有向上指向的带408a，而活塞406在其下表面具有凹部406a，凹部406a的形状与向上指向的带408a互补。当环形构件408的向上指向的带408a装配在活塞406的凹部406a内时，环形构件408相对于活塞406定位。
每个凸轮提升机构432在其内表面内形成有长圆形凹部436。用于压入该凹部436内的球438布置在环形构件408的侧面上。由于容纳在长圆形凹部436内的球438在长圆形凹部436内的运动受到限制，凸轮提升机构432可在由长圆形凹部436提供的角度范围内绕轴430角向移动。
为了维修承载组件，将扳手插入扳手孔434内并转动，使凸轮提升机构432旋转以使突出部432a升高活塞406，在挡圈按压机构411的活塞406和挡圈部412的环形构件408之间强力产生缝隙。因此，弱化了作用在活塞406和磁铁420之间的磁力，使得活塞406和环形构件408易于分离。
在图2中，活塞406由磁性材料制成，而磁铁420埋入环形构件408内。然而，环形构件408可由磁性材料制成，而磁铁420埋入活塞406内。在图2中，凸轮提升机构432设置在环形构件408上。然而，凸轮提升机构432可设置在活塞406上。
图5以垂直剖视图示出了根据本发明第二实施例的抛光装置中的基底夹持装置(顶圈)501。图6以平面图示出了抛光装置。顶圈501的与图2和3示出的那些部件相同的部件用相同的附图标记表示，下面不再详细描述。如图5和6所示，该实施例的顶圈501具有安装在挡圈3的挡圈部412的外圆周表面上的环形测量板502。用作在上面安装顶圈501的安装件的顶圈头沿顶圈501的圆周方向分别在两个位置布置有位移传感器506。每个位移传感器506在其下端具有辊子504。位移传感器506电连接到处理器508，用于基于位移传感器506的输出信号计算挡圈3的挡圈部412的挡圈体409的梯度。
如图6所示，顶圈501和抛光工作台100沿相同的方向(例如，顺时针)旋转以抛光半导体晶片。在抛光过程中，每个位移传感器506可检测达到辊子504的距离，或换种说法，挡圈3的挡圈部412的高度。当顶圈501旋转时，辊子504在测量板502的上表面上旋转。所以，位移传感器506可检测挡圈3的挡圈部412的高度。两个位移传感器506可在至少两个位置检测挡圈3的挡圈部412的高度。可根据由位移传感器506检测的挡圈部412在两个位置处的高度，计算挡圈体409的任何梯度。处理器508基于两个位移传感器506的输出信号计算挡圈体409的梯度。
来自各个位移传感器506的输出信号包括表示抛光垫101的厚度的变化、抛光工作台100的晃动、以及挡圈体409的厚度的变化的信号分量。所以，处理器508应优选处理来自各个位移传感器506的输出信号，以确定其移动平均值。
通过如此计算挡圈体409的梯度，处理器508可预测由顶圈501夹持的半导体晶片由于挡圈体409的过度倾斜可能滑出顶圈501的可能性。所以，基于该预测的可能性，可以防止由顶圈501夹持的半导体晶片滑出顶圈501。具体为，若计算的挡圈体409的梯度超过预定的临界值，则处理器508产生外部报警信号，停止顶圈501和抛光工作台100的旋转以中断抛光过程，和/或改变至预设的抛光状态以降低将半导体晶片压在抛光垫101上的载荷，增大由挡圈体409施加的载荷，或增大半导体晶片和抛光垫101的转速。根据该实施例，挡圈体409的梯度根据挡圈部412在至少两个位置而不是一个位置处检测的高度来确定，并且基于所确定的挡圈体409的梯度来预测或检测滑出的可能性。所以，即使抛光垫101磨损，也可以准确地预测或检测半导体晶片滑出的可能性。
在图6中，如虚线所示，多个位移传感器506位于顶圈501的圆周方向上。然而，抛光装置可具有至少两个上述位移传感器506。具体为，第一位移传感器应优选相对于抛光工作台100的旋转方向位于顶圈501的上游，而第二位移传感器应优选相对于抛光工作台100的旋转方向位于顶圈501的下游，第一和第二位移传感器506a、506b穿过顶圈501彼此直径相对地布置。位移传感器506应优选位于顶圈501上的单个圆周线上，即，处于同一半径。然而，如果识别出位移传感器506的位置并且来自位移传感器506的输出信号由此被处理器508处理，则位移传感器506不必布置在顶圈501上的同一圆周线上。在图6中，相对于在上面安装顶圈1的安装件测量挡圈体409的梯度。然而，位移传感器506可安装在抛光工作台100上，并且可相对于抛光工作台100测量挡圈体409的梯度。如果顶圈501的类型是顶圈体2和挡圈3彼此一体结合，则可在顶圈501上表面上的两个位置或多个位置上测量顶圈501的高度，并且可基于测量的高度来确定顶圈501的整体梯度，以预测或检测半导体晶片滑出的可能性。
包含根据本发明的基底夹持装置的抛光装置能够稳定地抛光基底，同时基底被基底夹持装置夹持而无滑出的可能性。
虽然已经示出并详细描述了本发明的某些优选实施例，应理解到，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可作出各种改变与修改。
Claims (14)
1.一种基底夹持装置，其包括
可旋转顶圈体，其用于夹持基底并将基底压在抛光表面上；以及
挡圈，其用于压住所述抛光表面，所述挡圈布置在所述顶圈体的外圆周部分上；
所述挡圈包括：
-由磁性材料制成的第一构件；以及
-在表面上布置有磁铁的第二构件，其与所述第一构件保持抵接，
其中所述第一构件和所述第二构件通过作用于其间的磁力彼此固定，并且
所述第一构件和所述第二构件被构造成与所述顶圈体一起旋转。
2.根据权利要求1所述的基底夹持装置，其中，所述挡圈还包括用于将所述第一构件和所述第二构件彼此分离的机构。
3.根据权利要求1所述的基底夹持装置，其中，所述第一构件包括用于将所述第二构件压在所述抛光表面上的活塞。
4.根据权利要求1所述的基底夹持装置，其中，所述第二构件包括用于将所述第一构件压在所述抛光表面上的活塞。
5.根据权利要求1所述的基底夹持装置，其中，所述挡圈被构造成在抛光过程中通过供给加压流体来压住所述抛光表面。
6.一种基底夹持装置，其包括：
顶圈，其包括：顶圈体，其用于夹持基底并将基底压在抛光表面上；以及挡圈，所述挡圈包括：
挡圈部，其具有布置成在抛光过程中与抛光表面接触并夹持基底的外圆周边缘的挡圈体；以及
挡圈按压机构，其用于在抛光过程中将所述挡圈部压在抛光表面上；
其中所述挡圈部和所述挡圈按压机构中的一个包括第一构件，第一构件具有布置在所述第一构件的表面上的磁铁，所述挡圈部和所述挡圈按压机构中的另一个包括由磁性材料构成的第二构件，所述第一构件和所述第二构件通过磁力彼此固定；以及
其中承载组件包括所述顶圈体的下构件和所述挡圈部，并且所述承载组件作为一个单元与所述顶圈的其它部分分离。
7.根据权利要求6所述的基底夹持装置，其中，所述挡圈部和所述挡圈按压机构中的一个包括用于使所述挡圈部和所述挡圈按压机构彼此分离的机构。
8.根据权利要求6所述的基底夹持装置，其中，所述挡圈按压机构包括凸轮机构，该凸轮机构包括可角向移动的凸轮提升机构，用于使所述挡圈部与所述挡圈按压机构分离。
9.根据权利要求8所述的基底夹持装置，其中，所述凸轮机构具有将所述凸轮提升机构的角向移动限定在预定范围内的机构。
10.根据权利要求6所述的基底夹持装置，其中，所述顶圈体的所述下构件包括安装到所述下构件的下表面的弹性膜。
11.一种抛光装置，其包括：
抛光工作台，其具有抛光表面；
顶圈，其包括：可旋转的顶圈体，其用于夹持基底并将其压在所述抛光表面上以抛光该基底；以及挡圈，其用于压住所述抛光表面，所述挡圈布置在所述顶圈体的外圆周部分上并且被构造成与所述顶圈体一起旋转，所述挡圈包括挡圈部，所述挡圈部包括压抵所述抛光表面的挡圈体；
传感器，其用于在所述挡圈与所述顶圈体一起旋转的同时在至少两个位置检测所述挡圈部相对于在上面安装所述顶圈的安装件或相对于所述抛光工作台的高度，所述传感器布置在用作所述安装件的顶圈头上或者所述传感器安装在所述抛光工作台上；以及
处理器，其用于基于由所述传感器检测的所述挡圈部的高度来计算所述挡圈体相对于在上面安装所述顶圈的所述安装件或相对于所述抛光工作台的梯度。
12.根据权利要求11所述的抛光装置，其中，所述至少两个位置沿所述抛光表面的旋转方向分别布置在所述顶圈体的上游和下游。
13.根据权利要求11所述的抛光装置，其中，所述传感器分别包括位移传感器，并且所述处理器对来自所述位移传感器的输出信号执行移动的求平均处理。
14.一种抛光基底的方法，其利用布置在顶圈的可旋转的顶圈体的外圆周部分上的所述顶圈的挡圈夹持基底的外圆周部分，并且在将所述挡圈压在抛光工作台的抛光表面上并且旋转所述挡圈的同时利用顶圈体将基底压在所述抛光表面上，所述挡圈包括挡圈部，所述挡圈部包括压抵所述抛光表面的挡圈体，该方法包括：
通过布置在用作所述顶圈的安装件的顶圈头上或者安装在所述抛光工作台上的传感器在所述挡圈与所述顶圈体一起旋转的同时在至少两个位置检测所述挡圈部相对于在上面安装所述顶圈的安装件或相对于所述抛光工作台的高度；
基于由所述传感器检测的所述挡圈部的高度来计算所述挡圈体相对于在上面安装所述顶圈的所述安装件或相对于所述抛光工作台的梯度；以及
当所述挡圈体相对于在上面安装所述顶圈的所述安装件或相对于所述抛光工作台的梯度超过预定的临界值时，产生外部报警信号，停止抛光基底，或改变至预设的抛光状态。
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