CN101332580A - 抛光装置和抛光方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的抛光装置适用于对诸如半导体晶片的衬底的周边进行抛光。该抛光装置包括保持工件的保持部分、使抛光带与工件接触的抛光头、向所述抛光头供给抛光带的供给卷轴、使已经接触过工件的抛光带重绕的重绕卷轴、以及使所述抛光头进行摇摆运动的摆动机构，其中所述摇摆运动的枢转点位于预定点上。

Description

抛光装置和抛光方法
技术领域
本发明涉及一种用于对衬底、例如半导体晶片进行抛光的抛光装置和抛光方法，特别是涉及一种利用抛光带对衬底的周边进行抛光的抛光装置和抛光方法。
背景技术
从改进半导体生产的产量的观点来看，近来对半导体晶片周边的表面状态的管理已经引起关注。在半导体制造工艺中，大量材料被重复性地沉积在晶片上，以形成多层结构。因此，在并非用于产品的周边上形成多余的材料和粗糙的表面。近年来，越来越普遍地通过仅仅夹持晶片的周边来传送晶片。在这种情况下，在一些工艺中，多余的材料可能从周边脱落到形成于晶片上的器件上，从而导致产量下降。因此，通常利用抛光装置对晶片的周边进行抛光，以去除多余的铜膜和粗糙的表面。
图1为对晶片的周边进行抛光的传统抛光装置的示意图。如图1所示，这种抛光装置具有用于保持晶片W的晶片台单元120、使抛光带141压靠在晶片W的周边上的抛光头142、向抛光头142供给抛光带141的供给卷轴(供带盘)145a以及将用过的抛光带141重绕的重绕卷轴(收带盘)145b。供给卷轴145a和重绕卷轴145b旋转，以供给和重绕抛光带141。供给卷轴145a和重绕卷轴145b固定在作为抛光装置的一部分的固定部件上。
抛光头142具有带传送机构143。该带传送机构143具有带传送辊和保持辊。抛光带141被插入于带传送辊和保持辊之间，同时带传送辊转动，以传送抛光带141。抛光带141通过带传送机构143被向着抛光头142拉动。抛光带141的行进方向由导辊157a，157b，157c，157d，157e引导，从而使得抛光带141与晶片W的周边接触。在接触到晶片W的周边后，抛光带141通过重绕卷轴145b重新卷绕。供给卷轴145a和重绕卷轴145b与向抛光带141提供适宜张力的未示出马达相连。如图1中的箭头所示，抛光头142在竖直方向上进行线性往复运动，从而在抛光带141和晶片W之间产生相对运动，由此对晶片W的周边进行抛光。
图2是一平面图，示出了用于使抛光头142进行线性往复运动的机构。图3A至3D示出了沿图2中的线III-III剖开的视图。
抛光头142固定在一可移动臂160的一端，凸轮轴161设置在该可移动臂160的另一端。可移动臂160经由线性引导件163由支承臂162支承。这些线性引导件163引导可移动臂160运动，以允许可移动臂160相对于支承臂162线性移动。用于驱动凸轮轴161的马达M安装在支承臂162上。马达M具有通过皮带轮p101，p102和皮带b100与凸轮轴161相连的旋转轴。马达M的旋转轴和凸轮轴161由安装在支承臂162上的轴承164A和164B可旋转地支承。凸轮轴161具有相对于轴承164B的中心轴线偏心的偏心轴161a。一凸轮165安装在偏心轴161a的顶端。该凸轮15装配到可移动臂160的U形部分的凹槽166中(参见图3A)。
随着马达M被供能(通电)，凸轮轴161通过皮带轮p101，p102和皮带b100旋转。由于偏心轴161a偏心旋转，其中心轴线偏离轴承164B的中心轴线，因此凸轮165也偏心旋转。如图3A至3D所示，凹槽166中的凸轮165的偏心旋转使得可移动臂160沿竖直方向进行线性往复运动，因此使得可移动臂160的顶端的抛光头142也沿竖直方向进行线性往复运动。
带传送机构143可操作地以恒定速度将抛光带141从供给卷轴145a传送到重绕卷轴145b。一方面，带传送速度非常低；另一方面，抛光头142线性往复运动的速度非常高。因此，在供给卷轴145a和重绕卷轴145b的带供给和重绕操作(稍后将对此进行讨论)中，带传送速度相对于抛光头142的往复运动的速度可以忽略不计。
图4A至4C为示出了抛光头142、供给卷轴145a和重绕卷轴145b的运行情况的视图。在图4A至4C中，附图标记A和B表示附着于供给卷轴145a和重绕卷轴145b上的抛光带141的特定点。
图4A示出了抛光头142的中心Ch与晶片W的厚度中心Cw(下面将简称为晶片中心)对准的状态。在抛光过程中，晶片中心Cw被固定就位。另一方面，抛光头142进行横穿晶片中心Cw的线性往复运动。
图4B示出了抛光头142从晶片中心Cw线性向下移动的状态。在该向下运动的过程中，如图4B所示，抛光带141从供给卷轴145a和重绕卷轴145b中被拉出，并且抛光带141上的点A和点B向下移动。因此，供给卷轴145a和重绕卷轴145b转过与已经拉出的抛光带141的长度相对应的特定角度。
图4C示出了抛光头142从晶片中心Cw线性向上移动的状态。在该向上运动过程中，如图4C所示，如图4C所示，抛光带141由供给卷轴145a和重绕卷轴145b重新缠绕，抛光带141上的点A和B向上移动。因此，供给卷轴145a和重绕卷轴145b转过与已经重绕的抛光带141的长度相对应的特定角度。通过这种方式，如图4B和4C所示，根据抛光头142以及供给卷轴145a和重绕卷轴145b之间的距离变化，供给卷轴145a和重绕卷轴145b重复地供给和重绕抛光带141。
但是，随着供给卷轴145a和重绕卷轴145b重复地供给和重绕抛光带141，在供带操作和重绕操作转换时，抛光带141的张力将会改变，从而导致不稳定的抛光性能。特别地，随着往复运动加快，当供带操作和重绕操作转换时，过大的张力可能作用在抛光带141上。结果是，抛光带141可能会被拉断或拉伸(即永久变形)。另一方面，当供带操作和重绕操作转换时，抛光带141的张力可能为零。结果是，抛光带141松弛，并且不能获得期望的抛光性能。
如果抛光头142的往复速度可以增大，则单位时间的材料去除量(即抛光速度或去除速率)可以增加。因此，可以改善抛光装置的抛光性能。但是，由于上述问题，抛光头142的往复速度不能增大至太高。为了解决这种问题，可以将供给卷轴145a并入到抛光头142中。但是，在这种情况下，向抛光带提供张力的马达将变得笨重。此外，如果使用长的抛光带，则需要大的供给卷轴145a。这意味着抛光头142和用于往复运动的驱动机构需要具有很大的尺寸。
发明内容
本发明考虑到上述缺陷而提出。因此，本发明的目的在于提供一种抛光装置和抛光方法，其能够在抛光过程中为抛光带提供基本恒定的张力，并且能够提高去除速率。
为了克服上述缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光装置。该装置包括保持工件的保持部分；使抛光带与工件接触的抛光头；向所述抛光头供给抛光带的供给卷轴；使已经接触过工件的抛光带重绕的重绕卷轴；以及使所述抛光头进行摇摆运动的摆动机构。
在本发明的一优选方面，抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从供给卷轴延伸到工件。
在本发明的一优选方面，摇摆运动的枢转点被定位在所述抛光头中。
在本发明的一优选方面，所述工件包括其周边形成有槽口部分的半导体晶片；并且所述抛光头使所述抛光带与所述槽口部分接触。
本发明的另一方面提供一种抛光装置，其包括保持工件的保持部分；使抛光工具与工件接触的抛光头；使抛光头进行摇摆运动的摆动机构；以及使抛光头和摆动机构相对于工件的表面倾斜的倾斜机构。
在本发明的一优选方面，所述抛光工具包括抛光带；所述抛光装置还包括向所述抛光头供给抛光带的供给卷轴和使已经接触过工件的抛光带重绕的重绕卷轴；并且抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从供给卷轴延伸到工件。
在本发明的一优选方面，所述摆动机构包括(i)摆动臂，所述抛光头固定于该摆动臂上，(ii)经由连接轴与所述摆动臂可旋转地相连的支承臂，以及(iii)使所述摆动臂进行摇摆运动的驱动机构，所述摇摆运动的枢转点位于所述连接轴的中心轴线上。所述倾斜机构包括(i)支承所述支承臂的可旋转支承轴，以及(ii)使所述支承轴旋转的旋转机构。
在本发明的一优选方面，所述连接轴和所述支承轴彼此平行地布置。
在本发明的一优选方面，所述抛光头的摇摆运动包括所述抛光头从一基准线开始交替地沿顺时针方向和逆时针方向转过相同的角度，所述基准线与所述连接轴的中心轴线和所述支承轴的中心轴线以直角相交。
本发明的另一方面提供一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光方法。所述方法包括保持工件；通过抛光头使抛光带与工件接触，同时从供给卷轴向抛光头供给抛光带；以及摆动抛光头。
在本发明的一优选方面，抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从供给卷轴延伸到工件。
在本发明的一优选方面，摇摆运动的枢转点被定位在所述抛光头中。
在本发明的一优选方面，所述工件包括其周边形成有槽口部分的半导体晶片，并且通过抛光头使抛光带与工件接触的步骤包括通过抛光头使所述抛光带与所述槽口部分接触。
本发明的另一方面提供一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光方法。该方法包括保持工件；通过抛光头使抛光带与工件接触；摆动抛光头；以及在摆动抛光头的同时，使抛光头相对于工件的表面倾斜。
在本发明的一优选方面，所述抛光工具包括抛光带；并且所述摆动抛光头的步骤包括摆动抛光头，同时经由抛光头的摇摆运动的枢转点将抛光带传送至工件。
根据本发明，摇摆运动可以高速进行，同时保持抛光带的恒定张力。因此，单位时间的材料去除量、即去除速率可以增大，结果是，可以提高抛光装置的产量。
附图说明
图1是示出了对晶片周边进行抛光的传统抛光装置的示意图；
图2是示出了用于使抛光头线性往复运动的机构的平面图；
图3A至3D是沿图2中的线III-III剖开的视图；
图4A至4C是示出了抛光头、供给卷轴和重绕卷轴的运行情况的视图；
图5是示出了根据本发明的一实施例的抛光装置的平面图；
图6是图5所示抛光装置的横截面图；
图7是示出了晶片夹紧机构的夹爪的平面图；
图8是示出了摆动机构的平面图；
图9A至9D是分别示出了沿着图8中的线IX-IX剖开的横截面图的视图；
图10A至10C是用于示出抛光头的倾斜运动的视图；
图11A至11C是分别示出了图6中的抛光装置的一部分的视图；以及
图12是示出了晶片抛光的测试结果的图表。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施例。
图5是示出了根据本发明的一实施例的抛光装置的平面图。图6是图5所示抛光装置的横截面图。根据本实施例的抛光装置适合用于对衬底、例如半导体晶片的周边的斜面部分和槽口部分进行抛光。斜面部分是其中为了防止产生晶片的碎片和颗粒已经去除了晶片的周边中的直角边缘的部分。槽口部分是为了便于识别晶片的取向(周向位置)形成于晶片的周边中的槽口。下面将描述本发明应用实例。下述实施例为用于对晶片的槽口部分进行抛光的抛光装置。
如图5和6所示，根据本实施例的抛光装置包括晶片台单元(衬底保持部分)20，其具有用于保持晶片W的晶片台23、用于使晶片台单元20沿平行于晶片台23的上表面(晶片保持表面)的方向移动的台移动机构30、以及对由晶片台23保持的晶片W的槽口部分V进行抛光的槽口抛光单元40。
晶片台单元20、台移动机构30和槽口抛光单元40容纳在壳体11中。壳体11具有由分隔板14分隔成两个空间、即上腔室(抛光室)15和下腔室(机加工室)16的内部空间。晶片台23和槽口抛光单元40位于上腔室15中，台移动机构30位于下腔室16中。上腔室15具有带开口12的侧壁，所述开口可由通过图中未示出的气缸驱动的闸板13关闭。
晶片W通过开口12送入和送出壳体11。通过诸如传送机器人的已知传送机构(图中未示出)进行晶片W的传送。在晶片台23的上表面上形成有凹槽26。这些凹槽26经由竖直延伸的中空轴27与图中未示出的真空泵连通。当真空泵被驱动时，在凹槽26中形成真空，从而将晶片W保持在晶片台23的上表面上。中空轴27由轴承28可旋转地支承，并且经由皮带轮p1，p2和皮带b1与马达m1相连。通过这些配置，晶片W通过马达m1旋转，同时其下表面保持在晶片台23的上表面上。
抛光装置还包括设置在壳体11中的晶片夹紧机构80。该晶片夹紧机构80可操作，以在壳体11中接收来自所述晶片传送机构的晶片W；将晶片W放置到晶片台23上；以及将晶片W从晶片台23上移动到晶片传送机构。在图5中，仅示出了晶片夹紧机构80的一部分。
图7是示出了晶片夹紧机构的夹爪的平面图。如图7所示，晶片夹紧机构80包括其上具有销83的第一夹爪81和其上具有销83的第二夹爪82。第一和第二夹爪81，82由图中未示出的开-闭机构驱动，从而可以彼此靠近或远离(如箭头T所示)地移动。此外，还设有夹具移动机构(图中未示出)，用于使第一和第二夹爪81，82沿着与保持在晶片台23上的晶片W的表面垂直的方向移动。
晶片传送机构的操作手73可以操作，以将晶片W传送到第一夹爪81和第二夹爪82之间的位置。然后，第一和第二夹爪81，82彼此靠近地移动，以使销83与晶片W的周边接触，从而由第一和第二夹爪81，82夹紧晶片W。在这种状态下，晶片W的中心和晶片台23的中心(即晶片台23的旋转轴线)彼此对准。因此，第一和第二夹爪81，82可起到定心机构的作用。
如图6所示，台移动机构30包括用于可旋转地支承中空轴27的圆筒形轴承座29、其上安装该轴承座29的支承板32、可与支承板32一起移动的可动板33、与可动板33相连的滚珠丝杠b2、以及适于使滚珠丝杠b2旋转的马达m2。可动板33经由线性引导件35与分隔板14的下表面相连，因而可动板33可以沿着平行于晶片台23的上表面的方向移动。轴承座29延伸穿过形成于分隔板14中的通孔17。用于使中空轴27旋转的上述马达m1安装在支承板32上。
通过这些配置，当马达m2使滚珠丝杠b2旋转时，可动板33、轴承座29和中空轴27沿着线性引导件35的纵向移动。因此，晶片台23沿着平行于其上表面的方向移动。在图6中，通过台移动机构30实现的晶片台23的运动方向由箭头X表示。
如图6所示，槽口抛光单元40包括抛光带41、将抛光带41压靠在晶片W的槽口部分V上的抛光头42、向抛光头42供给抛光带41的供给卷轴45a以及重绕已经供给至抛光头42的抛光带41的重绕卷轴45b。供给卷轴45a和重绕卷轴45b容纳在设置于壳体11上的卷轴室46中。供给卷轴45a和重绕卷轴45b被固定就位(固定在适宜的位置上)。
抛光头42中具有带传送机构43。该带传送机构43包括带传送辊和保持辊。抛光带41被插入于带传送辊和保持辊之间，同时带传送辊旋转，以传送抛光带41。抛光带41通过带传送机构43从供给卷轴45a中拉出，并且通过导辊57a被引导至抛光头42。抛光头42可操作，以使抛光带41的抛光表面与晶片W的槽口部分V接触。在接触槽口部分V后，抛光带41经由导辊57b被重绕卷轴重新卷绕。如图6所示，抛光液供给喷嘴58设置在晶片W的上方和下方，从而能够将抛光液(通常为纯水)或冷却水供给到晶片W和抛光带41之间的接触部分上。
抛光头42中设置有导辊57c，57d，57e，57f和57g，以引导抛光带41的行进方向。抛光头42被构造成进行摇摆运动(振动运动)，其枢转点落在导辊57c的下端点Cn(即导辊57c的外周表面的最下端)上。更确切地说，通过摆动机构，抛光头42围绕导辊57c上的点Cn转过预定角度，下文将对此进行描述。在下面的描述中，导辊57c的下端点Cn将被称作枢转点(摇摆运动的中心)Cn。
图8为示出了摆动机构的平面图，图9A至9D为分别示出了沿图8中线IX-IX剖开的横截面图的视图。
如图8所示，摆动机构包括与其上固定抛光头42的摆动臂60、支承摆动臂60的支承臂62、将摆动臂60和支承臂62彼此相连的连接臂67、以及用于使摆动臂60摆动的驱动机构。该驱动机构包括带有偏心轴61a的凸轮轴(曲柄轴)61、固定在凸轮轴61上的凸轮65和作为用于使凸轮轴61旋转的驱动源的马达M1。
抛光头42安装在摆动臂60的一端，凸轮轴61设置在该摆动臂60的另一端。连接轴67固定在摆动臂60上，并由安装在支承臂62上的轴承64A可旋转地支承，因而摆动臂60可围绕连接轴67旋转。上述枢转点Cn被定位于连接轴67的中心轴线Ln上。马达M1固定在支承臂62上，马达M1的旋转轴经由皮带轮p11，p12和皮带b10与凸轮轴61相连。凸轮轴61由安装在支承臂62上的轴承64B可旋转地支承。凸轮轴61的偏心轴61a相对于轴承64B的中心轴线偏心。凸轮65安装在偏心轴61a的顶端。凸轮65装配到摆动臂60的U形部分的凹槽66中(参见图9A)。
随着马达M1被供能，经由皮带轮p11，p12和皮带b10使凸轮轴61旋转。由于偏心轴61a在其中心轴线偏离轴承64B的中心轴线的情况下偏心地旋转，凸轮65也偏心地旋转。如图9A至9D所示，凸轮65在凹槽66中的偏心旋转导致摆动臂60进行关于连接轴67的中心轴线的摇摆运动。如上所述，如图6所示，连接轴67的中心轴线Ln与枢转点Cn对准。因此，安装在摆动臂60的顶端上的抛光头42进行关于枢转点Cn的摇摆运动。在本说明书中，摇摆运动指围绕着一点(本实施例中为枢转点Cn)交替地沿顺时针方向和逆时针方向旋转一定的角度。
如图8所示，支承臂62可围绕固定于其上的支承轴90旋转，因而抛光头42和摆动机构一体地相对于晶片W的表面倾斜。支承轴90沿着平行于连接轴67的方向延伸，并且由安装在固定部件95上的轴承91可旋转地支承。支承轴90经由皮带轮p13，p14和皮带b11与用作驱动源的马达M2相连。抛光点(抛光带41和晶片W之间的接触点)位于支承轴90的中心轴线Lt上。因此，抛光头42和摆动机构通过由马达M2驱动的支承轴90的旋转围绕抛光点转动(即倾斜)。在本实施例中，用于使抛光头42倾斜的倾斜机构由支承轴90、皮带轮p13，p14、皮带b11和马达M2构成。
如图9A至9C所示，抛光头42沿顺时针方向的旋转角θ等于沿逆时针方向的旋转角θ。更确切地说，抛光头42从基准线Lr开始沿顺时针方向和逆时针方向转动相同的角度θ。所述基准线Lr被定义为与连接轴67d的中心轴线Ln和支承轴90的中心轴线Lt以直角相交的直线。即使当抛光头42通过倾斜机构倾斜时，抛光头42的摇摆运动也良好地执行。
图10A至10C为示出了抛光头42的倾斜运动的视图。更确切地说，图10A示出了抛光头42的枢转点Cn与晶片W的中心Cw对准的状态，图10B示出了抛光头42向上倾斜的状态，图10C示出了抛光头42向下倾斜的状态。
由于摆动臂60和抛光头42与支承臂62一起倾斜，不论抛光头42的倾斜角度如何，摇摆运动的枢转点Cn始终定位在抛光头42中。因此，即使当抛光头42倾斜时，抛光头42仍可进行围绕枢转点Cn的摇摆运动。不论抛光头42倾斜的角度如何，在该摇摆运动中，抛光头42以相同的角度进行围绕枢转点Cn的顺时针旋转和逆时针旋转。
从供给卷轴45a供给的抛光带41由导辊57a和导辊57c引导，从而经由枢转点Cn延伸到设置在抛光头42的前端的导辊57d和导辊57e处。导辊57d设置在导辊57e的上方。抛光带41的行进方向由导辊57d和导辊57e引导，因而抛光带41接触晶片W。
供给卷轴45a和重绕卷轴45b与为抛光带41提供适宜张力的图中未示出的马达相连，因而抛光带41不会松弛。带传送机构43可操作，以将抛光带41以恒定的速度从供给卷轴45a传送到重绕卷轴45b。带传送速度为每分钟几毫米至几十毫米。另一方面，抛光头42的摆动速度为每分钟几百次的高速。因此，相对于抛光头42的摆动速度，带传送速度实际上可以忽略不计。
抛光带41可以包括具有抛光面的基膜，其中诸如金刚石颗粒或SiC颗粒的磨粒附着在该抛光面上。根据所要求的晶片类型和抛光性能来选择附着在抛光带41上的磨粒。例如，磨粒可以为平均直径(粒径)在0.1μm至5.0μm范围内的金刚石颗粒或SiC颗粒。抛光带42可以为不带磨粒的带形抛光布。基膜可以包括由柔性材料制成的薄膜，所述柔性材料例如为聚酯、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
接下来，将对具有上述结构的抛光装置的操作进行描述。晶片W由图中未示出的晶片传送机构经由开口12传送到壳体11中。晶片夹紧机构80从晶片传送机构的操作手73(参见图7)接收晶片W，并通过第一和第二夹爪81，82夹紧晶片W。在第一和第二夹爪81，82接收到晶片W后，晶片传送机构的操作手73离开壳体11，然后关闭闸板13。晶片夹紧机构80向下移动，以使晶片W下降，并将晶片W放置到晶片台23的上表面上。然后，图中未示出的真空泵运行，以将晶片W吸附到晶片台23的上表面上。
保持晶片W的晶片台23通过台移动机构30移动到抛光头42附近的位置处。马达m1被供能，以使晶片台23旋转，从而使晶片W的槽口部分V面对抛光头42。然后，从抛光液供给喷嘴58向晶片W供给抛光液。在所供给的抛光液的流量达到预定值后，通过台移动机构30移动晶片W，直到晶片W与抛光带41接触。接下来，摆动机构运行，以使抛光头42进行摇摆运动。结果是，抛光带41在垂直于晶片W的表面的方向上振动(摆动)，并且抛光带41的抛光面与槽口部分V滑动接触。通过这种方式，晶片W的槽口部分V被抛光。此外，抛光头42被倾斜，以使得抛光带41以变化的角度接触晶片W，从而使得整个槽口部分V从其上表面到其下表面均被抛光。
图11A至11C为分别示出了图6所示抛光装置的一部分的视图。下面参照图11A至11C描述当抛光头42进行摇摆运动时抛光头42、供给卷轴45a和重绕卷轴45b的运行情况。在图11A至11C中，附图标记A和B分别表示附着于供给卷轴45a和重绕卷轴45b上的抛光带41上的特定点。如上所述，相对于抛光头42的摇摆运动的速度，抛光带41的传送速度实际上可以忽略不计。因此，下面的描述假定抛光带41的传送速度为零。
图11A示出了枢转点Cn与晶片W的中心线(沿厚度方向的中心)Cw位于同一平面中的状态。如箭头所示，抛光头42围绕位于抛光头42中的枢转点Cn进行摇摆运动。因此，不论抛光头42是否进行摇摆运动，供给卷轴45a与枢转点Cn之间的距离始终恒定不变。
图11B示出了在摇摆运动期间抛光头42的前端向上移动的状态。在向上运动期间，供给卷轴45a和位于枢转点Cn上的导辊57c之间的抛光带41的长度基本不变。位于导辊57c和设置于抛光头42的前端的导辊57d之间的抛光带41的长度也基本不变。因此，从图11A和11B中可以看出，位于供给卷轴一侧的点A基本上停留在其原始位置上，而位于重绕卷轴一侧的点B则略微移动。
图11C示出了在摇摆运动期间抛光头42的前端向下移动的状态。在该向下运动期间，供给卷轴45a与位于枢转点Cn上的导辊57c之间的抛光带41的长度基本不变。位于导辊57c和导辊57d之间的抛光带41的长度也基本不变。因此，从图11A和11C中可以看出，位于供给卷轴一侧的点A基本上停留在其原始位置上，而位于重绕卷轴一侧的点B则略微移动。
如图11B和11C所示，在抛光头42的前端，抛光头42的摇摆运动提供了晶片W与抛光带41之间的相对运动。在该运动期间，抛光带41上的点A的位置基本不变。
因为抛光带41由带传送机构43夹持，对抛光性能而言很重要的抛光带41的张力在带传送机构43和供给卷轴45a之间的区域中被保持。因此，位于重绕卷轴一侧的导辊57f和57g被优选地布置，以使得导辊57f和57g不会对抛光带41的重绕造成不利影响。例如，将导辊57f和57g布置在这样的位置上，以使得抛光带41既不太过松弛，也不会脱离导辊。为了减小重绕卷轴一侧的点B的运动，优选将导辊57f和57g设置成使得抛光带41经由尽可能靠近枢转点Cn的特定点返回重绕卷轴45b。
在抛光头142与供给卷轴45a和重绕卷轴45b之间的区域中，抛光带41很难移动或只能略微移动。因此，与导致重复地重绕和拉动抛光带的传统线性往复运动相比，抛光带41的张力能够稳定。即使在高速地进行摇摆运动的情况下，当抛光头42转换其运动方向时，也不会在抛光带41上施加过大的张力。因此，可以获得稳定的抛光性能。此外，不可能发生抛光带41被拉断或拉长(永久变形)的情况。另外，抛光带41的张力不会变为零，而且抛光带41不会松弛。
图12是一图表，示出了当抛光头进行线性往复运动(现有技术)和摇摆运动(本发明)时施加于抛光带上的张力的测量结果的实例。横轴表示时间，纵轴表示相对于预设张力(将其作为100％)抛光带的实际张力的百分数。利用市场上可购买到的张力传感器测量该张力。
图12示出了在以每分钟300个循环的方式进行抛光头的线性往复运动和摇摆运动的条件下测试所获得的数据。从图12中可以看出，由于重复地拉动和重绕抛光带，线性往复运动中的张力产生很大的波动。这不仅仅是是因为线性往复运动的方向转换的影响，而且因为由导辊的旋转方向的变化导致的滚动摩擦的影响。另一方面，从图12中可以看出，在根据本发明的摇摆运动中，张力不会产生大的波动且很稳定。这是因为抛光头42的摇摆运动几乎不导致抛光带41运动。因此，带的拉动和重绕操作以及导辊的滚动摩擦不会对抛光带的张力造成影响。
在以每分钟500个循环的方式进行抛光头的线性往复运动和摇摆运动的条件下进行进一步的测试。该测试表明线性往复运动导致带张力出现大的波动，而摇摆运动仍然几乎不会导致带张力的波动。该测试结果证实抛光带和晶片之间的相对速度可以增大，并且因此可以显著提高去除速率。
此外，还测量了去除其上具有100nm厚的氧化膜的硅晶片的槽口部分上的氧化膜所需的时间。结果是，进行线性往复运动的传统抛光头需要28秒。另一方面，进行摇摆运动的抛光头只需15秒便完全去除了氧化膜。这些测试在抛光头以每分钟300个循环的方式运行的条件下进行。当抛光头以每分钟500个循环的方式进行摇摆运动时，仍然能够获得稳定的晶片抛光。在这种情况下，至多需要10秒便可以完全去除氧化膜。此外，检查测试结果表明，很少在被抛光的表面上形成深的划痕。这似乎可归因于张力的波动很小并且在波动峰值处未施加大的负载。
如上所述，根据本发明，可以高速地进行摇摆运动，同时保持稳定的抛光性能。因此，单位时间的去除量、即去除速率可以增大，并且结果是，可以提高抛光装置的产量。
前面关于实施例的描述被提供，以使得本领域的技术人员能够实现并使用本发明。此外，对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言是显而易见的，这里限定的基本原则和特定实例可以应用于其它实施例。因此，本发明不局限于这里所述的实施例，而是应赋予由权利要求及其等同物限定的最宽范围。

Claims (15)

1.一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光装置，所述装置包括：
保持工件的保持部分；
使抛光带与工件接触的抛光头；
向所述抛光头供给抛光带的供给卷轴；
使已经接触过工件的抛光带重绕的重绕卷轴；以及
使所述抛光头进行摇摆运动的摆动机构。
2.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从所述供给卷轴延伸到所述工件。
3.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于，所述摇摆运动的枢转点被定位在所述抛光头中。
4.根据权利要求1所述的抛光装置，其特征在于：
所述工件包括其周边中形成有槽口部分的半导体晶片；以及
所述抛光头使所述抛光带与所述槽口部分接触。
5.一种通过在抛光工具和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光装置，所述装置包括：
保持工件的保持部分；
使抛光工具与工件接触的抛光头；
使所述抛光头进行摇摆运动的摆动机构；以及
使所述抛光头和所述摆动机构相对于所述工件的表面倾斜的倾斜机构。
6.根据权利要求5所述的抛光装置，其特征在于：
所述抛光工具包括抛光带；
所述抛光装置还包括向所述抛光头供给抛光带的供给卷轴以及使已经接触过工件的抛光带重绕的重绕卷轴；以及
所述抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从所述供给卷轴延伸到所述工件。
7.根据权利要求5所述的抛光装置，其特征在于：
所述摆动机构包括：
(i)摆动臂，所述抛光头固定在该摆动臂上，
(ii)经由连接轴与所述摆动臂可旋转地相连的支承臂，以及
(iii)使所述摆动臂进行摇摆运动的驱动机构，其中所述摇摆运动的枢转点位于所述连接轴的中心轴线上；并且
所述倾斜机构包括：
(i)支承所述支承臂的可旋转支承轴，以及
(ii)使所述支承轴旋转的旋转机构。
8.根据权利要求7所述的抛光装置，其特征在于，所述连接轴与所述支承轴彼此平行地布置。
9.根据权利要求8所述的抛光装置，其特征在于，所述抛光头的摇摆运动包括使所述抛光头从一基准线开始交替地沿顺时针方向和逆时针方向转过相同的角度，所述基准线与所述连接轴的中心轴线和所述支承轴的中心轴线以直角相交。
10.一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光方法，所述方法包括：
保持工件；
通过抛光头使抛光带与工件接触，同时从供给卷轴向抛光头供给抛光带；以及
摆动抛光头。
11.根据权利要求10所述的抛光方法，其特征在于，所述抛光带经由所述抛光头的摇摆运动的枢转点从所述供给卷轴延伸到所述工件。
12.根据权利要求10所述的抛光方法，其特征在于，所述摇摆运动的枢转点被定位在所述抛光头中。
13.根据权利要求10所述的抛光方法，其特征在于：
所述工件包括其周边中形成有槽口部分的半导体晶片；以及
通过抛光头使抛光带与工件接触的步骤包括通过抛光头使所述抛光带与所述槽口部分接触。
14.一种通过在抛光带和工件之间提供相对运动对工件进行抛光的抛光方法，所述方法包括：
保持工件；
通过抛光头使抛光带与工件接触；
摆动抛光头；以及
在摆动抛光头的同时，使抛光头相对于工件的表面倾斜。
15.根据权利要求14所述的抛光方法，其特征在于：
所述抛光工具包括抛光带；以及
所述摆动抛光头的步骤包括摆动抛光头，同时经由抛光头的摇摆运动的枢转点将所述抛光带传送至所述工件。
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