專利名稱：拋光裝置、基板制造方法及電子裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種拋光裝置，尤其涉及一種對工件的兩個表面均進行 拋光的裝置。例如，本發(fā)明可應用于化學機械拋光裝置或化學機械平坦化拋
光裝置(簡稱為CMP裝置)中。
背景技術：
微電子機械系統(tǒng)(簡稱為MEMS)傳感器是MEMS的一個實例，其需 要通過將玻璃基板結合到具有傳感功能的MEMS芯片的兩側而保持在真空 環(huán)境下。因此，玻璃基板的MEMS芯片側需要具有較高的平面度。如果在 制造期間不需要區(qū)分玻璃基板的前后表面，那么該制造過程將會變得更加方 便。基于這些原因，需要將各玻璃基板的前后表面均拋光為具有相同的平面
J竟
拋光工藝包括精整(粗研磨)步驟，在該步驟中對表面進行粗研磨，
以使該表面具有l(wèi)pm-200nm的表面粗糙度RA;以及超精整步驟，在該步驟 中對表面進行高精度地研磨，以使該表面具有幾個納米的表面粗糙度Ra。日 本專利申請公報第JP 2000-305069中提出了使用用于超精整步驟的CMP裝 置。對于傳統(tǒng)的CMP裝置而言，為了對玻璃基板的兩個表面進行拋光，在 將玻璃基板的一個表面進行拋光完畢之后，需要將玻璃基板拆卸、翻轉并再 次安裝。
與接續(xù)地單獨拋光各個表面相比，同時拋光基板的兩個表面可以優(yōu)選地 改善CMP裝置的產出量。在這種情況下，JP 1-92063中提出了一種用于精整 步驟的雙面拋光裝置的使用。本申請的發(fā)明人因此回顧了用于CMP工藝的 雙面拋光裝置的應用。
無論是精整步驟中的拋光還是CMP步驟中的拋光，工件在拋光過程中
將接觸安裝在座上的墊。JP 1-92063中，將工件以預定的配合插入到裝配架
(jig)(本申請中稱之為載體)中的容納部中，然后將其安裝到拋光裝置屮。
隨著拋光的進行，工件的拋光表面的平面度變高，并且對墊表面(拋光 農面)的粘附作用或摩擦力增加。然而，由于下部座和上部座彼此沿相反的 方向轉動，工件由于摩擦力和配合將會在容納部中振蕩并與載體發(fā)生碰撞， 從而使工件的邊緣碎裂或產生粉塵。因此，工件可能由于粉塵進入墊表面 與工件的拋光表面之間的空間而被損壞，并且平面度降低。高精度的拋光需 要防止粉塵產生的措施，并能夠快速地去除任何所產生的粉塵或保護工件免
受粉塵。粉塵的來源并不限于工件與載體之間的碰撞。例如，JP 1-92063中 的圖5公開了一種行星齒輪機構，在載體(行星齒輪)受到驅動并與恒星齒 輪和外齒輪相嚙合時，將會產生粉塵。JP 1-92063中所述的雙面拋光裝置并 未考慮防止與去除粉塵，該雙面拋光裝置不能提供高質量的拋光工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種拋光裝置，該拋光裝置具有高拋光精度，并 設置成對工件的兩個表面同時進行拋光。
根據(jù)本發(fā)明 一個方案的、設置成對工件的兩個表面同時進行拋光的拋光
裝置包括恒星齒輪，其繞著一對拋光表面中的一個拋光表面的旋轉軸設置；
載體，其具有設置成容放所述工件的孔，所述載體包括多個齒，以便用作繞
著所述恒星齒輪自傳和公轉的行星齒輪；以及第一防塵機構，其包括位于所 述恒星齒輪與所述載體中的孔之間的第一彈性構件，所述第一彈性構件接觸 所述載體的、與所述拋光表面之一相對的一個表面。根據(jù)這種拋光裝置，第 -防塵機構能夠防止在恒星齒輪與行星齒輪之間產生的粉塵到達工件，從而 保持工件的拋光精度。
例如，第一彈性構件繞著所述旋轉軸與恒星齒輪同心地延伸。如果從載 體的中心觀察，旋轉軸與第一彈性構件之間的距離恒定，并且可在固定位置 處遮擋粉塵。第一防塵機構還可包括第一塊，所述第一塊繞著旋轉軸與恒星 齒輪同心地設置，并且所述第一彈性構件可連接至所述第一塊。第一塊便于
第一彈性構件的連接。第一防塵機構還可包括第一流體供給部，其設置為向 所述載體的齒與所述第一彈性構件之間供應流體(液體或氣體)。第一流體 供應部可將粉塵沖走。第一塊在拋光期間相對于一對座固定，所述座具有一 對設置為對所述工件的兩個表面進行拋光的墊。由于第一流體供給部被固 定，所以流體的供應就變得容易。第一塊具有通孔，所述通孔設置為使由第 -流體供給部供應的流體通過，在從旋轉軸觀察第一彈性構件時，所述第一 彈性構件連接至通孔外側的第一塊。因此，第一彈性構件防止含有粉塵的流 體到達工件。
拋光裝置還包括外齒輪，其與所述載體的齒嚙合；以及第二防塵機構， 該第二防塵機構包括位于所述外齒輪與所述載體中的孔之間的第二彈性構 件，所述第二彈性構件接觸所述載體的、與所述拋光表面之一相對的一個表 面。根據(jù)這種拋光裝置，第二防塵機構能夠防止在外齒輪與行星齒輪之間產 生的粉塵到達工件，從而保持工件的拋光精度。
例如，第二彈性構件繞著所述旋轉軸與外齒輪同心地延伸。如果從載體 的中心觀察，旋轉軸與第二彈性構件之間的距離恒定，并且可在固定位置處 遮擋粉塵。第二防塵機構還可包括第二塊，所述第二塊繞著旋轉軸與外齒輪 同心地設置，并且所述第二彈性構件可連接至所述第二塊。第二塊便于第二 彈性構件的連接。第二防塵機構還可包括第二流體供給部，該第二流體供給 部設置為向所述載體的齒與所述第二彈性構件之間供應流體(液體或氣體)。 第二流體供應部可將粉塵沖走。第二塊在拋光期間相對于一對座固定，所述 座具有一對設置為對所述工件的兩個表面進行拋光的墊。由于第二流體供給 部被固定，所以流體的供應就變得容易。第二塊可具有通孔，所述通孔設置 為使由第二流體供給部供應的流體通過，在從旋轉軸觀察第二彈性構件時， 所述第二彈性構件連接至通孔外側的第二塊。因此，第二彈性構件防止含有 粉塵的流體到達工件。
拋光裝置還可包括墊，所述墊設置為在各拋光表面上對工件進行拋光， 并且所述墊具有凸凹圖案。墊的凸凹圖案可將粉塵從工件去除。
拋光裝置可以利用CMP對工件進行拋光，因為CMP需要精確的平坦化，
并需要防止粉塵及去除粉塵。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案的基板制造方法包括制造基板的步驟和處理基
板的步驟。制造基板的步驟包括研磨工件的粗研磨步驟和用化學機械拋光 方法對所述工件進行拋光的超精整步驟。粗研磨步驟和超精整步驟中的至少 ^個步驟使用上述的拋光裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案的基板制造方法包括制造基板的步驟、處理基 板的歩驟和平坦化基板的步驟。制造基板的步驟和平坦化基板的歩驟中的至 少'個歩驟包括研磨工件的粗研磨步驟和用化學機械拋光方法對所述工件 進行拋光的超精整步驟。粗研磨步驟和超精整步驟中的至少一個步驟使用上 述的拋光裝置。因此，在基板的制造過程中，可通過防止粉塵產生并去除所 產生的粉塵來提供高精度的拋光。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案的電子裝置的制造方法包括如下步驟使用上述 的基板制造方法制造基板，制造電子部件，以及由基板和電子部件制造電子 裝置。電子裝置的制造方法的操作與上述基板制造方法的操作類似。
通過下述參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的更詳細的目的和 其它的特征將會變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的拋光裝置的示意性框圖。
圖2是安裝于圖1所示的拋光裝置上的載體和工件的分解立體圖。
圖3是示出用于將工件結合于圖2所示的載體中的孔內的粘合劑的示意
性立體圖。
圖4A和圖4B是用于將工件固定至圖2所示的載體的一種變型的孔中的
布線環(huán)的示意性俯視圖。
圖5是示出了用于將工件固定至圖2所示的載體的一種變型的孔中的推
動構件的示意性分解立體圖。
圖6是示出了用于將工件固定至圖2所示的載體的孔中的彈性構件的示 意性分解立體圖。
圖7是示出了用于將工件固定至圖2所示的載體的孔中的其它彈性構件
的示意性立體圖。
圖8是示出了可形成于圖2所示的載體上的示例性凹槽的示意性立體圖。
圖9是示出了可形成于圖2所示的載體上的其它示例性凹槽的示意性立體圖。
圖10是示出了可形成于圖2所示的載體上的又一種凹槽的示意性立體閣。
圖11是示出了圖10中的凹槽的變型的示意性立體圖。
圖12是示出了可形成于圖2所示的載體上的其它示例性凹槽的示意性
圖13是示出了可形成于圖2所示的載體上的另一種示例性凹槽的示意 性立體圖。
圖14是示出了可形成于圖2所示的載體上的其它示例性凹槽的示意性
立體圖。
圖15是示出了具有圖10和圖13所示的凹槽的載體的示意性立體圖。 圖16是示出了可形成于圖2所示的載體上的其它示例性通孔的示意性
立體圖。
圖17是示出了圖1所示的拋光裝置中的齒輪箱的一個實例的示意性局 部剖視圖。
圖18是示出了可形成于圖1所示的下部座的墊上的凸凹圖案的示意性
立體圖。
圖19A和圖19B分別是應用于圖l所示的拋光裝置的載體的第一防塵機 構和第二防塵機構、恒星齒輪及外齒輪的示意性剖視和立體圖。 圖20是包括圖1所示的拋光裝置的拋光系統(tǒng)的示意性框圖。 圖21是描述圖20所示的拋光系統(tǒng)如何操作的流程圖； 圖22是描述圖21所示的步驟1100的細節(jié)的流程圖； 圖23A-圖23D是示出了圖22所示的各個步驟的狀態(tài)的示意性剖視圖； 圖24是示出了圖23A-圖23D所示的間隔件的變型的示意性剖視圖； 圖25是描述圖21所示的步驟1200的細節(jié)的流程圖； 圖26是描述圖25所示的各個步驟的狀態(tài)的時序圖； 圖27是示出了圖1所示的拋光裝置的變型的示意性框圖； 圖28是MEMS傳感器的示意性剖視圖29是示出了圖28所示的MEMS傳感器的制造方法的流程圖30是示出了圖29所示的步驟2200的細節(jié)的流程圖； 圖31是示出了圖30所示的步驟2210的細節(jié)的流程圖； 圖32是示出了圖30所示的步驟2230的細節(jié)的流程圖；以及 圖33是圖28所示的MEMS芯片的立體圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參看附圖，將對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的拋光裝置100進行描述。 圖1是根據(jù)本發(fā)明的拋光裝置100的示意性立體圖。拋光裝置100設置成用 化學機械拋光方法對工件w的兩個表面同時進行拋光，然而，本發(fā)明的拋 光裝置可應用于除CMP裝置，如用于精整的拋光裝置之外的任何拋光裝置。 該實施例的工件W為基板，該基板為待拋光的目標。基板包括玻璃基 板、硅基板、陶瓷基板(包括層壓基板)以及任何其它由單晶體材料制成的 基板。這些基板的典型形狀為盤狀(在該基板為晶片的情況下，則為具有定 向平面(orientation flat)的盤狀)或矩形板形狀。通常，基板的直徑或長度 約為幾十毫米至300毫米?；宓暮穸韧ǔ＝橛跀?shù)百微米至數(shù)十毫米的范圍 內。
硅基板或石英基板可用于半導體基板。硅基板、玻璃基板或其它由絕緣 材料制成的基板也經常地用于半導體基板，然而，MEMS基板也可包括于半 導體基板中。基板可以是玻璃光掩模。陶瓷基板包括用作布線基板的陶瓷層 壓基板和磁頭基板(如AlTiC基板)。另一種布線基板為層壓用樹脂基板。 鋁基板和玻璃基板可用作磁記錄介質基板。單晶基板，如鉭酸鋰(lithium tantalite)或鈮酸鋰(lithium niobate)，可用作陀螺裝置(gyro device)、加 速裝置、表面聲波(簡稱為"SAW")裝置，或光學晶體材料。
拋光裝置100包括載體IIO、固定構件、馬達(驅動單元)130、下部 座140、測速發(fā)電機(檢測單元)148、齒輪箱(傳遞機構)150、外齒輪158 (圖16所示)、上部座160、測速發(fā)電機(檢測單元)168、筒體(施壓單 元)170、漿體供給單元175以及控制單元180。
圖2是設置成容放三個工件W的載體110的示意性立體圖。圖2所示 的工件W為半導體基板并具有定向平面Wo。載體110具有由不銹鋼(SUS) 制成的基部111。基部111呈盤狀，并包括頂面112a、底面112b、三個孔
113以及輪齒(嵌齒)118，所述輪齒118設置于外周表面上并使得載體110
能夠用作行星齒輪。
在圖1中，拋光裝置IOO安裝有一個載體110，但是本發(fā)明并不限制待 安裝于拋光裝置IOO上的載體110的數(shù)量。當拋光裝置IOO安裝有多個載體 110時，這些載體110以規(guī)則的角度間隔。盡管該實施例安裝有四個載體110， 《ll是為了方便起見，各圖僅示出一部分載體110。
頂面112a和底面112b與墊162和142的相應的墊表面162a和142a(拋 光表面)相對，隨后將會對其進行描述。工件W的底面Wa從底面112b突 ,屮,，工件W的頂面Wb從頂面112a突出。相應的突起量相同。
孔113為設置成容放工件W的通孔?？?13使工件W從載體110的兩 側(或頂面112a側和底面112b側)露出。該實施例中，以120。間隔旋轉對 稱地設置三個孔，但是孔113的數(shù)量并不受限制?？?13穿透頂面112a和 底面112b。各孔113均呈近似盤狀，并具有與定向平面Wo相對應的平面部 113a。在本實施例中，孔113的概念包括與設置成容放工件W的空間相關的 空間。
拋光裝置100具有各種構造，以便保護工件w不會由于粉塵或微粒而
被損壞。第一保護措施為防粉塵產生裝置。第二保護措施為用于保護工件w 免受所產生的粉塵的裝置。拋光裝置ioo包括固定構件，其作為用于阻止工
件W在基部111的孔113中振動和防止工件W與載體110發(fā)生碰撞的裝置。 同定構件用于接觸工件W并將其固定。固定構件設置于載體110的孔113中。
圖3為一個實施例的示意性立體圖，其中固定構件為圖2所示的載體110 中的粘合劑120。該實施例的粘合劑120是alcowax 。粘合劑120將載體110 與孔113中的工件W粘合在一起。如果工件W的中心與孔113的中心位于 相同的位置時，在工件W容放于孔113中時，將會繞著工件W產生具有恒 定寬度的間隙J。
固定構件并非必須限于粘合劑120，其也可為對工件W施加彈性力的彈
性構件。
圖4A為作為載體110的變型的載體110A的俯視圖。圖4B為由圖4A 屮的虛線所圍起的部分"K"的局部放大視圖。如圖4A和圖4B所示，連接
至凹部114的各孔113A與圖2所示的孔113相對應。在圖4A和圖4B中， 彈性構件為與凹部114接合或局部地插入凹部114中的布線環(huán)(wire ring) 120A。
載體110A具有基部111A和孔113A。在本實施例中，各孔113A連接 卞:.個插設有一個布線環(huán)120A的凹部114，但是各孔113A可以連接至多個 插設有布線環(huán)的凹部。因此，布線環(huán)120A的數(shù)量并不限于一個。如果從頂 部觀察，各布線環(huán)120A呈環(huán)形，但是并不限制其形狀，例如，布線環(huán)也可 呈橢圓形。沿垂直于紙面的方向，各布線環(huán)120A與載體IIOA厚度相同或 比載體110A稍薄。
各凹部114形成在與各工件W的定向平面Wo相對的各平面部113a的 中心處。各凹部114具有用于防止各布線環(huán)120A離開凹部114的近似呈柱 形的空間。凹部114的位置或尺寸并不受限制。
各布線環(huán)120A從各凹部114向外突出。布線環(huán)120A的從平面部113a 伸出的突起121位于載體110A的基部111A與工件W之間的間隙J中，并 與工件W接觸，且沿徑向RA向外擠壓工件W。
因此，布線環(huán)120A的突起121沿徑向RA對工件W施加彈性力，并沿 徑向RA使工件W的與定向平面Wo相對的端部壓靠著載體IIOA，從而將 工件W固定于孔113A中。該實施例由于工件W的一個端部接觸布線環(huán) 120A，而工件W的另一個端部接觸載體IIOA，從而固定工件W。工件W 可以僅由多個對稱設置的布線環(huán)120A固定。
圖5是作為載體110的變型的載體IIOB、工件W以及作為固定構件的 另一變型的彈性構件120B的分解立體圖。如圖5所示，彈性構件120B通常 用于孔113B。
載體110B的基部111B具有一個孔113B。圖5中的孔113B呈三個圓 彼此部分相交的形狀。彈性構件120B設置于三個圓的相交部分(以下稱為 "合并部分115")處。于是，彈性構件120B以這種方式設置于孔113B中。
彈性構件120B呈各頂點被截斷的薄三角桿的形狀，并被放入載體110B 的中心處的合并部分115中。沿垂直于紙面的方向，彈性構件120B的厚度 與載體110B相同或比載體110B稍薄。
在合并部分115中，載體110B的三個凸部115a向內突出，并且各凸部
與彈性構件120B的截斷表面122中的相應一個表面接觸并對其施壓。彈性 構件120B由彈性材料，如橡膠制成，通過三個施壓部123與三個工件W的 三個定向平面Wo接觸并對其施壓。各施壓部123為平面部，且與工件W的 各定向平面Wo面接觸并與其平行，并與圖2所示的平面部113a相對應。然 而，施壓部123沿徑向向外延伸并長于圖2所示的平面部113a，以便填充間 隙J。突起量被設定為稍大于間隙J的寬度。
因此，彈性構件120B的施壓部123沿徑向向外推動工件W，并且載體 UOB沿徑向RA對工件W的、與定向平面Wo相對的端部Wq施壓。因此， 工件W固定于孔113B中。該實施例中，由于工件W (或定向平面Wo)的 -個端部接觸彈性構件120B,并且工件W的另一個端部(或端部Wc,)接 觸限定載體110B中的孔113的輪廓表面113b的一部分113bP從而固定工 件W?？蛇x擇地，并不使工件W接觸載體110B，另一彈性構件可設置于載 體110的一部分1131^的位置處，并朝向內部突出，以便填充間隙J。因此， 另一個彈性構件接觸并且沿徑向RA擠壓工件W的與定向平面Wo相對的端 部Wc,，工件W并不接觸載體110B。
在上述實施例中，固定構件接觸工件W并將工件W固定于孔113中。 同定構件防止工件W在孔113中發(fā)生振動。假定載體110的高度方向為Z 向，垂直于Z向的平面為XY平面，孔113中的工件W可在XY平面上振動。 當工件W并不振動時，其不會與載體110相撞或產生粉塵。
在另一個實施例中，拋光裝置100在孔113中的工件W與載體110之 間設置彈性構件，工件W可以在孔113中振動，或可以不在孔113中振動。 這是因為即使工件W在孔113中振蕩或運動時，彈性構件也能保護工件 W避免與載體110相撞。
如果彈性構件與工件W和載體110之間的間隙J同寬，則在初始狀態(tài)， 不會對工件W施加力。然而，彈性構件填充間隙J并將工件W固定于孔113 中。 一旦工件W由于與拋光表面的摩擦力而沿任何方向移動，彈性構件就 對工件W施加力。由于工件W因彈性構件而不接觸載體110，所以工件的 端部不會碎裂并且不會出現(xiàn)粉塵。
如果彈性構件比工件W與載體110之間的間隙J厚，當彈性構件設置于 孔113上時，則在初始狀態(tài)就對工件W施加力，并且孔113中的工件W的
固定力增加。由于彈性構件，工件W并不接觸載體llO，所以工件的端部不 會碎裂并且不會出現(xiàn)粉塵。例如，比間隙J厚的橡膠帶可以圍繞著工件W，再使工件W插入到孔113中。
當彈性構件比工件W與載體110之間的間隙J薄時，則在初始狀態(tài)不會
對工件w施加力，并且間隙j允許工件w在孔113中運動。然而，由于工
件W并不接觸載體llO，所以即使工件w運動，工件的端部也不會碎裂并
且不會出現(xiàn)粉塵。
圖6為分解立體圖，其示出了彈性構件120C固定至載體110C的輪廓表 而113b的一部分上，該輪廓表面113b限定出載體110C中的孔113。例如， 各彈性構件120C均具有近似柱形的形狀，并以120。的間隔設置于輪廓表面 113b的三個位置處并固定至這些輪廓表面113b。固定可以是采用以下方式 的結合或接合，即形成類似于圖4所示的凹部114的凹部并將彈性構件插入 到所述凹部中。
只要孔113可容放工件W，彈性構件的形狀和尺寸以及彈性構件的數(shù)量 就不受限制。彈性構件120C可以與載體110—體形成。例如，各彈性構件 120C可具有三棱柱或四棱柱的形狀，并以預定間隔設置?？蛇x擇地，彈性 構件120C可具有薄壁的中空圓柱形形狀。該實施例中，如果沿Z向觀察彈 性構件，彈性構件120C短于圖3所示的間隙J。
這種方法并未將工件W固定至載體110，并且不能保持隨后的圖23D 所示的位置關系。例如，該問題的一種解決方案為在工件W的外周側面 Wc中設置三個沿徑向延伸的孔Wc2，并將三個錐形的彈性構件插入到三個 孔WC2中。這樣，當工件W設置于孔113中，并繞著工件W形成具有恒定 寬度的間隙J時，工件W沒有受到力，但是一旦工件W向任何方向運動， 工件W的外周側面Wc就接觸彈性構件120C的錐形側壁。
圖7為工件W和載體110的分解立體圖。在外周側面Wc的至少一部分 上，彈性構件120D固定至各工件W。例如，各彈性構件120D均具有柱形 的形狀，并可以按照120。的間隔設置于工件W的外周側面Wc上的三個位 置處。可以使用粘接或彈性力來固定。與圖6相比，圖7中的彈性構件和工 件W與載體110間的凹部之間的位置關系相反。各彈性構件120D插入到載 體110的輪廓表面113b中的各孔113b2內。
一旦粉塵出現(xiàn)，便可將粉塵從工件W的兩個表面Wa和Wb去除。以下
實施例使用由凸部和凹部構成的圖案(凸凹圖案)，所述圖案形成在載體iio
的兩個表面112a和112b中的至少一個表面上，以便盡快從載體110與拋光 表面之間去除在拋光期間出現(xiàn)的粉塵?，F(xiàn)在，將對作為凹槽形成的凸凹圖案 的實施例進行描述。
圖8為容放工件W的載體110D的立體圖。載體110D的頂面112a具有 設置成用于去除粉塵的多個凹槽116。除凹槽116之外，載體110D與圖2 所示的載體110相同。圖8省去圖3所示的粘合劑120。所有凹槽116沿單 方向(平行于Y向)彼此平行地延伸。
圖9為載體110E的俯視圖。載體110E的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116A和116B。除凹槽116A和116B之外，載體110E與 閣2所示的載體110相同。所有凹槽116A沿單方向(平行于X向)彼此平 行地延伸，所有凹槽116B也沿單方向(平行于Y向)彼此平行地延伸。X 向和Y向彼此正交。凹槽116A和116B可具有相同的形狀，但是也可具有 不同的形狀。
圖10為載體110F的俯視圖。載體110F的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116C。除了凹槽116C之外，載體110F與圖2所示的載 體110相同。多個凹槽116C以0 = 30°的規(guī)則成角度間隔地從載體110F的中 心111a沿徑向RA延伸。凹槽116C的角度間隔并不必然限于30。，凹槽116C 可以不繞著中心llla以規(guī)則的角度間隔分布。另外，凹槽116C可以從偏離 載體11 OF的中心的中心位置延伸。
圖11為載體110G的俯視圖。載體110G的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116C和116D。除凹槽116C和116D之外，載體110G與 圖2所示的載體110相同。從凹槽116C上的、遠離載體110G的中心llla 的同一位置處分叉(diverge)出一對凹槽116D。分叉方向不受限制，但是 凹槽116D平行于圖11中的分叉?zhèn)鹊南噜彴疾?16C。分叉點的數(shù)目并不限 于一個，分叉凹槽可以進一步分叉。
如上所述，成直線的凹槽可以在正交坐標系中沿一個或兩個方向延伸。 凹槽還可在極坐標系上以規(guī)則或不規(guī)則的角度間隔從載體110的中心llla 或從任何其它位置沿徑向延伸，或以其方式分支。
圖12為載體110H的俯視圖。載體110H的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116E。除凹槽116E之外，載體110H與圖2所示的載體 110相同。多個凹槽116E相對于徑向RA以規(guī)則的間隔繞著載體110H的中 心llla同心地延伸。同心圓之間的間隔并非必須為規(guī)則的，各同心圓可具 有不同的尺寸。
圖13為載體1101的俯視圖。載體1101的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116F。除凹槽116F之外，載體1101與圖2所示的載體 110相同。多個凹槽116F從載體110I的中心llla螺旋地延伸。在本實施例
中，螺旋順時針延伸，但是其也可以逆時針延伸。
圖14為載體110J的俯視圖。載體110J的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116G。除凹槽116G之外，載體110J與圖2所示的載體 IIO相同。多個凹槽116G從載體110J的中心llla渦旋似地延伸。在本實施 例中，渦旋為順時針延伸，但是其也還可逆時針延伸。渦旋的間隔可以是恒 定的，或可以是不恒定的。
如上所述，曲線凹槽可以同心地、螺旋地或渦旋地延伸。凹槽還可沿任 何曲線，如二次曲線、橢圓形曲線或任何其它曲線延伸。
圖15為載體110K的俯視圖。載體110K的頂面112a具有設置成用于去 除粉塵的多個凹槽116C和116F。如上所述，在圖8至圖15中的凹槽116 至116G可以任意地組合。
各凹槽116至116G具有幾十pm的寬度和深度，并形成等邊三角形截 面。因此，各凹槽116至116G具有V形截面，但是其截面形狀不受限制。 盡管該實施例中，在各載體IIOD至IIOK的頂面112a上沿重力方向形成凹 槽116至116G，但是載體IIOD至110K的底面112b也可另外具有凹槽或 僅僅該底面112b具有凹槽。
在載體110的兩個表面112a和112b中的至少一個表面形成的凸凹圖案 可以是上述的凹槽或通孔。圖16為載體110L的俯視圖，載體110L具有多 個穿透頂面112a和底面112b的通孔117。通孔117以規(guī)則的間隔沿XY方 向兩維地設置，但是其也可以是同心地、螺旋地或渦旋地設置。各通孔117 的直徑為幾十pm。通孔117允許粉塵穿過所述通孔，并消除粉塵。
在載體110的兩個表面112a和112b中的至少一個表面形成的圖案可以
包括多個在兩個表面112a和112b上形成的突起。
回看圖1，馬達130經由傳輸機構135，如皮帶或皮帶輪和測速發(fā)電機 148，可旋轉地驅動下部座140。測速發(fā)電機148繞著下部座140的旋轉軸設 'H，并向控制單元180輸出與下部座140的轉速(轉數(shù))相對應的模擬電壓。
現(xiàn)在參看圖17，將對齒輪箱150的原理進行描述。圖17是齒輪箱150 的不意性剖視圖。齒輪箱150使軸141的旋轉方向反向，并將轉動傳輸至軸 161。齒輪箱150繞著作為下部座140的旋轉軸的軸141固定，并且還繞著 作為上部座160的旋轉軸的軸161固定。盡管圖17中示出齒輪箱150的原 理，但是齒輪箱150的結構并不限于圖17所示的結構，只要齒輪箱150可 使軸141的轉動方向反向并將轉動傳輸至軸161即可。
齒輪箱150具有殼體151a和151b， 一對錐齒輪152和153齒輪以及三 個錐齒輪。為便于示出，圖17中僅示出了三個錐齒輪中的兩個錐齒輪，分 別表示為154和155，并且為方便起見，省去剩余的一個錐齒輪。
殼體151b設置于殼體151a中，并具有兩個供軸141和161插入的孔， 和三個供三個錐齒輪的軸的端部插入的孔。為了方便起見，圖17透視地示 出了殼體151b。如果沿Z向從頂部觀察時，殼體151a呈環(huán)形形狀，殼體151a 具有供三個錐齒輪的軸的另一端部插入的孔。三個錐齒輪的軸的兩端固定于 殼體151a和151b中，并且不會轉動。
錐齒輪152繞著軸141固定，并隨著軸141轉動。馬達130的驅動力即 傳輸?shù)皆撦S141。三個錐齒輪與錐齒輪152嚙合并以120。度的間隔設置。圖 17示出了三個錐齒輪中的錐齒輪154及其軸154a和錐齒輪155及其軸155a。 如上所述，軸154a和155a固定于殼體151a和151b中。錐齒輪153與三個 錐齒輪嚙合，并隨著軸161轉動，軸161為上部座160的旋轉軸。
如果沿Z向從頂部觀察，當錐齒輪152順時針轉動時，該錐齒輪152的 前側轉動到左側，如圖17所示。然后，錐齒輪154的前側向下轉動，如圖 17所示。響應于上述轉動，錐齒輪153的前側轉動到右側，如圖17所示。 類似地，錐齒輪155的前側向上轉動，如圖17所示。響應于上述轉動，錐 齒輪153的前側轉動到右側，如圖17所示。因此，錐齒輪152和153沿相 反方向轉動，施加于軸141的驅動力反轉并傳輸至軸161。
為了便于描述這種反轉，圖17中的三個錐齒輪154和155具有相同的
齒數(shù)。然而，在實際構造中，三個錐齒輪具有不同的齒數(shù)，并且設置成適于 選擇性地接觸錐齒輪152。控制單元180可控制三個錐齒輪中的將接觸錐齒
輪152的錐齒輪，從而改變齒輪箱150的齒輪齒數(shù)比。
因此，馬達130的驅動力經由齒輪箱150傳輸至上部座160，并且上部 座160沿與下部座140相反的方向轉動。測速發(fā)電機168繞著上部座160的 旋轉軸設置，并向控制單元180輸出與上部座160的轉速相對應的模擬電壓。
如圖18所示，下部座140包括墊142，墊142具有位于載體110 —側上 的拋光表面(墊表面)142a。上部座160包括墊162，墊162具有位于載體 IIO—側上的拋光表面(墊表面)162a。
作為用于在出現(xiàn)粉塵后去除粉塵的裝置，墊142具有位于墊表面142a 上的凸凹圖案143，以便盡快從載體110與拋光表面之間去除在拋光期間所 產生的粉塵。凸凹圖案143可以是圖8至圖16所示的凹槽、通孔或任何其
匕 圖。
墊142和墊162由軟性材料，例如聚氨酯制成，并具有相同的結構。
圖19A為示出了恒星齒輪156、載體110、外齒輪158、第一防塵機構 200以及第二防塵機構240的示意性剖視圖。
本實施例中，恒星齒輪156繞著下部座140上的軸141設置且位于齒輪 箱150下方，并允許恒星齒輪156隨著軸141轉動。然而，在一個替代實施 例中，恒星齒輪156繞著上部座160上的軸161設置且位于齒輪箱150上方， 并允許恒星齒輪156隨著軸161轉動。恒星齒輪156具有齒(嵌齒)156a。
載體110的外側圓周上具有齒(嵌齒)。齒118使得載體110能夠作為 行星齒輪。恒星齒輪156的齒156a與載體110的齒118嚙合。外齒輪158 具有齒158a，齒158a與載體110的齒118嚙合。恒星齒輪156、作為行星 齒輪的載體110以及外齒輪158構成行星齒輪傳動機構。
行星齒輪傳動機構為增速機構或減速機構，其中一個或多個行星齒輪繞 著恒星齒輪自轉和公轉。行星齒輪傳動機構可利用少量的傳輸級而獲得較大 的速度比，傳輸較大的轉矩，以及同軸地設置輸入軸與輸出軸。
在圖1所示的拋光裝置100中，齒輪箱150用作恒星齒輪并轉動。載體 IIO用作行星齒輪，并繞著齒輪箱150自轉和公轉。外齒輪158固定。
第-一防塵機構200用于防止因恒星齒輪156的齒156a與載體110的齒
118之間的嚙合而產生的粉塵，進入工作W與墊表面(拋光表面)142a或 162a之間。
圖19B為第一防塵機構200和第二防塵機構240的示意性立體圖。 第一防塵機構200具有第一塊210，接觸刷(第一彈性構件)220以及
流體供給噴嘴230。
第一塊210呈環(huán)形形狀，繞著軸161設置并相對于軸保持靜止。然而，
i'了選的是第一塊210可相對于軸161保持靜止或隨著上部座160轉動。第一
塊210包括凸部212a和212b、凹槽212c、凸部215、內周面216以及外周
面217。
從恒星齒輪觀察，凸部212a和212b具有相同的高度，但外凸部212b 可高于內凸部212a，以防止流體F流到工件W。凹槽212c具有規(guī)則間隔的 通孔213。通孔213用來向載體110供應(分配或噴射)流體F。凸部215 靠近齒156a設置。如果從頂部觀察，內周面216和外周面217設置為相對于 軸141同心。
在恒星齒輪156的齒156a與載體110的中心llla之間，接觸刷220連 接至第一塊210的外周面217的底部，該接觸刷220在圓周方向Mi上與軸 141同心。接觸刷220由彈性材料，如橡膠制成，并在接觸位置112a,處接 觸載體110的頂面112a。如果沿Z向從頂部觀察，接觸位置112a,位于恒星 齒輪156 (或接觸恒星齒輪156的載體110的齒118)與載體110中的孔113 之間。接觸刷220用于防止因載體110的齒118與恒星齒輪156的齒156a 之間的嚙合產生的粉塵移動至載體110的頂面112a上的接觸位置112ai的內
流體供給噴嘴230為設置成適于向第一塊210中的凹槽212c供應流體 F，如液體(例如水)或氣體(例如空氣)的管。如果流體F為液體， 其將經由通孔213而滴落在載體110的頂面112a，并沖走粉塵。如果流體F 為氣體，則其經由通孔213吹送至載體110的頂面112a，并吹走粉塵。
類似于第一塊210，流體供給噴嘴230繞著軸161設置并相對于軸161 保持靜止。由于流體供給噴嘴230不會轉動，所以流體供給噴嘴230的一端， 例如可容易地連接至供水系統(tǒng)的水龍頭。
根據(jù)需要，可繞著軸161同心地設置多個流體供給噴嘴230。流體供給
噴嘴230和通孔213構成第一流體供應部分，其向載體110的齒118與接觸 刷220之間的空間供應流體F。
第二防塵機構240用于防止由于載體110的齒118與外齒輪158的齒 158a之間的嚙合產生的粉塵進入工作W和墊表面(拋光表面)142a或162a 之間的空間。
第二防塵機構240具有第二塊250、接觸刷(第二彈性構件)260以及 流體供給噴嘴270。
第二塊250呈環(huán)形形狀，繞著軸161設置并相對于軸161保持靜止。然 而，可選的是第二塊250可相對于軸161保持靜止或隨著上部座160轉動。 第二塊250包括凸部252a和252b、凹槽252c、凸部255、內周面256以及 外周面257。
從恒星齒輪156觀察，凸部252a和252b具有相同的高度，但內凸部252a 可高于外凸部252b，以防止流體F流到工件W。凹槽252c具有規(guī)則間隔的 通孔253。通孔253用來向載體110供應(分配或噴射)流體F。凸部255 靠近齒158a設置。如果從頂部觀察，內周面256和外周面257設置為相對 -丁-軸141同心。
在恒星齒輪156的齒156a與載體110的中心llla之間，接觸刷260連 接至第二塊250的外周面256的底部，該接觸刷260在圓周方向M2上與軸 141同心。接觸刷260由彈性材料，如橡膠制成，并在接觸位置112&處接 觸載體110的頂面112a。如果沿Z向從頂部觀察，接觸位置112&位于外齒 輪158 (或接觸外齒輪158的載體110的齒118)與載體110的孔113之間。 接觸刷260用于防止因載體110的齒118與外齒輪158的齒158a之間的嚙 合產生的粉塵移動至載體110的頂面112a上的接觸位置112a2的內部。
流體供給噴嘴270為設置成適于向第二塊250上的凹槽252c供應流體F 的管。如果流體F為液體，其將經由通孔253滴落在載體110的頂面112a， 并沖走粉塵。如果流體F為氣體，則其經由通孔253吹送至載體110的頂面 112a，并吹走粉塵。
類似于第二塊250，流體供給噴嘴270繞著軸161設置并相對于軸161 保持靜止。由于流體供給噴嘴270不會轉動，所以流體供給噴嘴270的一端， 例如可容易地連接至供水系統(tǒng)的水龍頭。
根據(jù)需要，可繞著軸161同心地設置多個流體供給噴嘴270。流體供給
噴嘴270和通孔253構成第二流體供應部分，其向載體110的齒118與接觸 刷260之間的空間供應流體F。
因此，第一防塵機構200和第二防塵機構240保護工件W免受行星齒 輪傳動機構所產生的粉塵。
現(xiàn)在回看圖1，筒體170為氣缸，其對下部座140與上部座160之間的 工件W施加負載或壓力。漿體供給單元175將漿體(或磨料)分配在上部 座160的頂面160a上。上部座160和墊162具有多個通孔163，所述通孔 163沿Z向延伸并穿透上部座160和墊162。漿體S經由通孔163而被供給 到墊162的拋光表面。隨后，漿體S滴落在下部座140的墊142上，并被供 向拋光表面142a。該實施例的漿體S為二氧化鈰漿體。如果該實施例的拋光 裝置100為研磨裝置，漿體S則包括分散在溶液中的磨粒。
控制單元180連接至馬達130、齒輪箱150、測速發(fā)電機148和168、筒 體170以及漿體供給單元175?？刂茊卧?80根據(jù)測速發(fā)電機148和168的 輸出，控制施加于馬達130的驅動電流、齒輪箱150的齒輪齒數(shù)比、由筒體 170施加的負載以及由漿體供給單元175供應的槳體的供給量。
控制單元180包括CPU或MPU、存儲該實施例的拋光方法所需的數(shù) 據(jù)或程序的存儲器182以及測量時間的計時器184。
現(xiàn)在參看圖20至圖24，將對包括拋光裝置100的拋光系統(tǒng)300及其操 作進行描述。圖20為拋光系統(tǒng)300的示意性框圖。拋光系統(tǒng)300包括裝配 單元310、裝載器320、拋光裝置IOO、機械手330、緊接的清洗裝置340、 卸載器350、儲液器360以及主清洗裝置370。
該裝配單元310將工件W連接至載體110，并使用固定構件將工件W 固定于載體110中的孔113內。裝載器320將容納工件W的載體110連接 至拋光裝置100。在進行拋光之后，機械手330將載體110從拋光裝置100 拆下，并將載體110連接至緊接的清洗裝置340。緊接的清洗裝置340對剛 拋光后的載體110進行粗略地清洗。在進行緊接的清洗(或臨時的清洗)之 后，卸載器350將載體110從緊接的清洗裝置340輸送至主清洗裝置370。
儲液器360將載體110儲存于純水或溶液中，以防止工件W在進行主 清洗之前干燥。主清洗裝置370徹底地清洗已經由緊接的清洗裝置340進行
粗略清洗的載體110。主清洗裝置370利用氫氟酸、超臨界流體或超聲清洗
劑來清洗載體110。
下面將參照圖21描述由拋光系統(tǒng)300執(zhí)行的拋光方法。圖21是用于解 釋拋光系統(tǒng)300的操作的流程圖。
首先，執(zhí)行拋光準備(步驟1100)。關于步驟1100的拋光準備，以下 將對使用圖3所示的粘合劑120作為固定構件進行說明。圖22是用于解釋 閣21所示的步驟1100的細節(jié)的流程圖。圖23A-圖23D是示出了圖22中的
各個步驟的示意性剖視圖。
如圖23A所示，露出孔113的間隔件IO接觸載體110的底面112b (步 驟1102)。在間隔件IO和載體110彼此對齊(例如，兩者的端部彼此對齊) 之后，該間隔件IO接觸載體110。該間隔件IO和載體110如果必要可以固 定(tack)在一起?？墒褂铆h(huán)構件18來將間隔件10和載體110置于該環(huán)構 件18內，從而沿垂直于Z向的方向定位該間隔件和載體。也可使用圖24所 示的容器來代替該間隔件10，采用該容器的步驟與采用該間隔件的步驟類 似。該實施例將包括上述容器的那些構件稱為"間隔件"。
間隔件10的尺寸與載體110相同，例如，具有直徑N，并且與載體110 類似，具有基部11和通孔13。通孔13的形狀與孔113的形狀近似相同，但 是稍大于孔113。間隔件的厚度為h,，該厚度不同于載體110的厚度，載體 110具有不同的厚度h2。通常地，h一h2。如后文中將要描述的，該厚度h 也是工件W從載體110的底面112b突出的長度。
間隔件10A具有基部IIA，該基部11A包括與間隔件10的基部11相 對應的臺階部llAp間隔件10A具有直徑N，該直徑N約等于載體110的 外徑，該間隔件10A還具有厚度為h2的容納部15以及與通孔13尺寸相同 的凹部13A。間隔件IOA還具有壁11A2，該壁11A2的尺寸為V,XV2，且對 應于環(huán)構件18。該結構有利于載體110相對于間隔件10A的定位。
在步驟1102的設置中，當沿V向從底部觀察間隔件10的通孔13時， 可通過該間隔件10的通孔13完全觀察到載體110上的孔113，或者換言之， 間隔件10的基部11不會遮蔽孔113。即使在使用間隔件IOA的設置中，間 隔件10A的臺階部IIA,也不會遮蔽孔113。
間隔件10的形狀不受限制，其形狀并不必須與載體110的形狀相同，
只要該間隔件10具有厚度hp并且具有可露出所有的孔113的通孔即可。
接下來，如圖23B所示，工件W插入到載體110的孔113中，從而使 得工件W的底部Wa和間隔件10的底部10a位于同一平面U，且工件W的 頂面Wb可從載體110突出(步驟1104)。在間隔件10A的情況下，由于 凹部13A的底面和虛線表示的臺階部IIA,的底面位于同一平面，因此，可 通過將工件W部分地插入到凹部13A而滿足上述條件。
工件W從載體110的頂面112a突出的長度為ln，該長度等于工件W從 底面112b突出的長度。這是因為在該實施例中，期望沿Z向對工件W的兩 個表面Wa和Wb拋光相同的量。
步驟1104例如可通過下述步驟執(zhí)行，即將圖23A所示的結設置于水 平臺面上，并從頂部將工件W插入到載體110的孔113中。該實施例中的 水平臺面可以是熱板，然而，間隔件10A同樣也可被加熱。為方便起見，圖 23B僅示出了一個工件W。圖23B所示的條件可通過下述的步驟來實現(xiàn)，即 在工件W插入到載體110的孔113中之后，使得間隔件IO接觸載體110的 -個表面?？蛇x擇地，也可通過下述歩驟來實現(xiàn)，即在工件W插入到載 體110的孔113中之后，將載體IIO插入到間隔件IOA。
接下來，在工件W的相對表面上(或頂面Wb上)，將粘合劑120施加 到工件W與載體IIO之間的間隙J的至少一部分上(步驟1106)。這里， "間隙J的至少一部分"是指允許粘合劑120不完全地填充到間隙J的整 個圓周。
在使用分配器20施加粘合劑120時，如圖23C所示，粘合劑120不需 要精確地置于間隙J中，粘合劑120的一部分可置于工件W的頂面Wb，這 是芮為粘合劑120是軟的，且可通過拋光去除。圖23C示出了粘合劑120的
量或位置。
如上所述，該實施例中的粘合劑120是alCOWaX 。在如圖23B所示的結 構設置成使得平面U成為熱板(未示出)的頂面之后，如果粘合劑120滴落， 則粘合劑120可由熱板進行加熱，并且通過毛細作用而滲入到間隙J中。然 后，當溫度回到室溫時，粘合劑120凝固。在該實施例中，液化的粘合劑120 很少會在工件W的頂面Wb上形成如圖23C所示的突起。在通孔13中，間 隔件10的基部11與通孔13中的工件W之間的間隔，或者在凹部13A中，
工件W與間隔件10A的臺階部11A,之間的間隔大于間隙J，并且粘合劑不 會填充到該間隔中。
接下來，使間隔件10與在圖23C所示的結構中的載體110分離(步驟 1108)。圖23D示出了這種狀態(tài)。
在組裝單元310中執(zhí)行步驟1102-1108。
接下來，裝載器320將載體連接到拋光裝置100中，在該載體中，工件 W從頂面112a和底面112b突出(步驟1110)。
如該實施例所述，將工件W固定至載體110的一個特征在于，無需設 覽任何傳統(tǒng)的雙面研磨裝置。通常，傳統(tǒng)的雙面研磨裝置不使用如圖23B所 示的間隔件IO，或粘接工件W與載體110之間的間隙J。因此，當安裝有工 件W的載體IIO安裝至研磨裝置時，各個工件僅從載體110的一側(例如， 從頂面112a側)突出，而使得工件W的底面Wa和載體110的底面112b位 于同一平面。
在雙面研磨裝置中，具有頂部拋光表面和底部拋光表面的墊由金屬或陶 瓷制成。因此，研磨裝置中的座可稱為硬座。假定工件W和載體110未固 定，且載體110在上部硬座和下部硬座按壓工件W時可移動。這樣，僅工 件W可被拋光。因此，不需形成如圖23D所示的結構。
另一方面，在CMP裝置中，具有頂部拋光表面和底部拋光表面的墊由 軟性材料制成，例如由聚氨脂(urethane)制成。因此，研磨裝置中的座可 稱為軟座。如果在上部軟座和下部軟座按壓工件W時，工件W的底面Wa 和載體110的底面112b位于同一平面，則CMP裝置除了拋光工件W之外 還會拋光載體110，并會吸收(absorb)載體110。因此，如圖23D所示的 結構可有效地避免這種情況。圖23D所示的結構不但可應用于雙面CMP裝 置中，而且還可應用于雙面研磨裝置中。
接卜—來，使用拋光裝置100進行拋光(步驟1200)。圖25是用于解釋 圖21所示的步驟1200的細節(jié)的流程圖。圖26是時序圖，縱坐標軸表示下 部座140的轉速(rpm)、由筒體170施加的負載(kgf)以及摩擦力(kgf)， 橫坐標軸表示時間。然而，在該實施例中，也可將縱坐標軸中的摩擦力(kgf) 用代表摩擦力的電流值(A)來代替。
首先，控制單元180將來自漿體供給單元175的漿體S供應至上部座160
的頂面(步驟1202)。通過模擬或實驗預先獲得漿體S的正確的供給量，并
將其存儲到存儲器182中?？刂茊卧?80控制漿體供給單元175，以便分配 所存儲的供給量的漿體S。
隨著漿體供給單元175供給的漿體S的量的增加，下部座140和上部座 160以相同的速率增加拋光量。因此，控制單元180增加漿體S的供給量， 以整體上增加拋光量?？刂茊卧?80降低漿體S的供給量，以整體上降低拋 光量。換言之，根據(jù)該實施例，當下部座140和上部座160的拋光量不同時， 通過漿體供給單元175控制供給量仍無法消除該差別。
控制單元180向馬達130供電，并使得下部座140旋轉(步驟1204以 及歩驟1202)。
接下來，控制單元180確定下部座140的轉速(轉數(shù))是否等于5rpm (歩驟1206)?？刂茊卧?80通過將表示下部座140轉速的測速發(fā)電機148 的輸出與存儲在存儲器182中的5rpm的值進行比較，而進行步驟1206中的 確定。5rpm僅示出了一個低轉速，本發(fā)明并不局限于該轉速。
當確定下部座140的轉速等于5rpm時(步驟1206)，控制單元180控 制供給馬達130的電流，以使下部座140的轉速恒定(歩驟1208)。
隨著對工件W拋光的進行，拋光表面(或底面Wa和頂面Wb)變得更 加平坦，從而對拋光表面(墊表面)的粘附作用和摩擦力增加。這樣，當供 給馬達130的電流值恒定時，轉速會逐漸降低。因此，在步驟1208中，控 制單元180將逐漸地增加供給馬達130的電流，以使測速發(fā)電機148的輸出 恒定?？刂茊卧?80持續(xù)進行這種控制，直至下部座140的轉速變?yōu)?rpm。
接下來，控制單元180確定上部座160的轉速是否等于5rpm (步驟 1210)?？刂茊卧?80通過將表示上部座160轉速的測速發(fā)電機168的輸出 與存儲在存儲器182中的5rpm的值進行比較，而進行步驟1210中的確定。
在該實施例中，上部拋光表面和下部拋光表面具有相同的拋光能力，并 且如果它們的轉速不相同的話，將會在上部拋光表面與下部拋光表面之間產 生拋光量的差異。當確定上部座160的轉速不等于5rpm時(步驟1210)， 控制單元180控制齒輪箱150，并且改變齒輪齒數(shù)比(傳動比)(步驟1212)。 然后，程序返回到步驟1208與步驟1210之間。
另一方面，當確定上部座160的轉速等于5rpm時(步驟1210)，控制單元180逐漸地增加由筒體170施加的負載(步驟1214)。
接下來，由控制單元180確定由筒體170施加的負載是否為3kgf (步 驟1216)。當確定由筒體170施加的負載為3kgf時(步驟1216)，控制單 元180增加供給馬達130的電流和下部座140的轉速(步驟1218)?？刂茊?兀180持續(xù)這種控制，直至其確定由筒體170施加的負載為3kgf。
接下來，控制單元180確定下部座140的轉速是否為30rpm(歩驟1220)。 控制單元180通過將表示下部座140轉速的測速發(fā)電機148的輸出與存儲在 存儲器182中的30rpm的值進行比較，而進行步驟1220中的確定。30rpm 僅示出了一個正常的拋光速率，本發(fā)明并不局限于該轉速。
當確定下部座140的轉速為30rpm (步驟1220)，控制單元180控制供 給到馬達130的電流，以使下部座140的轉速恒定(步驟1222)。
隨著對工件W拋光的進行，拋光表面(或底面Wa和頂面Wb)變得更 加平坦，從而對該拋光表面(墊表面)上的粘附作用和摩擦力增加。這樣， 當供給馬達130的電流值恒定時，轉速會逐漸降低。因此，在步驟1222中， 控制單元180將逐漸增加供給馬達130的電流值，以使測速發(fā)電機148的輸 出恒定。當確定下部座140的轉速不為30rpm時，控制單元180使得程序返 冋步驟1220。
接下來，控制單元180確定上部座160的轉速是否為30rpm(步驟1224)。 控制單元180通過將表示上部座160轉速的測速發(fā)電機168的輸出與存儲在 存儲器182中的30rpm的值進行比較，而進行步驟1224中的確定。
在該實施例中，上部拋光表面142a和下部拋光表面162a具有相同的拋 光能力，并且如果它們的轉速不相同的話，將會在上部拋光表面與下部拋光 表面之間產生拋光量的差異。當確定上部座160的轉速不等于30rpm時(步 驟1224)，控制單元180控制齒輪箱150，并且改變齒輪齒數(shù)比(傳動比) (歩驟1226)。然后，程序返回到步驟1224。
另一方面，當確定上部座160的轉速等于30rpm (步驟1224)，控制單 元180快速增加由筒體170施加的負載(步驟1228)。
接下來，控制單元180確定由筒體170施加的負載是否為30kgf (步 驟1230)。當確定由筒體170施加的負載為30kgf時(步驟1230)，控制單 元180保持由筒體170施加的負載(步驟1232)。只要控制單元180確定由
筒體170施加的負載為30kgf，控制單元180就會持續(xù)這種控制，從而可對
工件W的兩個表面Wa和Wb提供完全同時的拋光。
接下來，控制單元180確定供給馬達130的電流值是否超過閾值(步驟 1234)。如上所述，隨著對工件W的拋光的進行，工件W與拋光表面之間 的摩擦力增加，并且供給馬達130的電流值也增加。因此，供給馬達130的 ili流值代表摩擦力。閾值提前存儲到存儲器182中。隨著摩擦力的增加，工 件W在孔113中振蕩，并且閾值設定為低于不可忽略的臨界點?？刂茊卧?180監(jiān)控供給馬達130的電流值，并可防止由于工件W與載體110之間的振 蕩而產生的粉塵。
控制單元180可使用扭矩傳感器190a和190b來代替電流值。扭矩傳感 器190a例如粘附至墊142上合適的位置，并直接檢測墊142與工件W的底 面Wa之間的摩擦力。扭矩傳感器190b例如粘附至墊162上合適的位置，并 直接檢測墊162與工件W的頂面Wb之間的摩擦力。然而，由于該實施例監(jiān) 控電流值，因此可不需要扭矩傳感器190a和190b。
當確定摩擦力(或者扭矩傳感器的輸出值、或者供給馬達130的電流值) 超過閾值時(步驟1234)，控制單元180快速降低由筒體(cylinder) 170 施加的負載(步驟1236)。然而，不需將負載降低為零。控制單元180持續(xù) 這種控制，直至摩擦力超過該閾值。
在步驟1234中確定出下部座140上的墊142的墊表面142a與工件W的 底面Wa之間的摩擦力超過閾值，則意味著工件W的底面Wa的表面粗糙度 落入了目標范圍內。然而，在座140與160之間可能存在拋光量的差異。在 這種情況下，即使工件W的底面Wa落入目標值內，該工件W的頂面Wb 也可能尚未落入目標值內。
因此，控制單元180確定由筒體170施加的負載是否為10kgf (步驟 1238) 。 "10kgf"選自可用于拋光而不會使工件W發(fā)生振動或損壞的負載 范圍。該負載范圍可通過實驗或模擬而獲得。在該實施例中，該負載范圍約 為10kgf至15kgf。
當確定由筒體170施加的負載為10kgf時(步驟1238)，控制單元180 保持該條件，而并不改變下部座140和上部座160的轉速，直至經過預定的 吋間段H (步驟1240和步驟1242)。預定的時間段H可通過實驗或模擬而
獲得，并存儲在存儲器182中。通過計時器184測量該預定的時間段。結果，
可以消除工件W的下部座140與上部座160之間的研磨量的差異。由于工 件W的底面Wa已落入到目標范圍內，工件W的頂面Wb的表面粗糙度在 預定的時間段H內也可落入到目標范圍內。只要控制單元180確定由筒體 170施加的負載為10kgf，該控制單元180就持續(xù)該過程。
該實施例中改變了負載，但是，也可以改變齒輪齒數(shù)比以及下部座140 和卜.部座160的轉速。可選擇地，如下所述，當馬達連接至上部座160時， 可控制供給馬達的電流，以改變轉速。
當確定經過了預定的時間段H時(步驟1242)，控制單元180將供給 馬達130的電流快速降低到零(步驟1244)，并將由筒體170施加的負載快 速降低到零(步驟1246)。根據(jù)該實施例，工件W的兩個表面Wa和Wb 均可被拋光為具有5nm或更小的表面粗糙度，并且不會產生粉塵。
為了便于示出，圖26中的[1]、 [2] 、 [3]分別表示1分鐘、2分鐘、3分 鐘。參照計時器184，當步驟進行到1216，且在l分鐘之內未完成，則控制 單元184在顯示器(未示出)上顯示錯誤信息。類似地，參照計時器184， 當歩驟進行到1234，且在2分鐘之內未完成，則控制單元180在顯示器(未 示出)上顯示錯誤信息。此外，參照計時器184，當步驟進行到1246，且在 3分鐘之內未完成，則控制單元180在顯示器(未示出)上顯示錯誤信息。 在這種情況下，通過調整隨后的漿體S的供給量而使控制器180進行響應。
步驟1210、 1212、 1224和1226控制齒輪箱150的齒輪齒數(shù)比，以使下 部座140和上部座160的轉速彼此相等。在雙面拋光中，即使下部座140和 上部座160的轉速彼此相等，或者墊142和墊162的結構彼此相同，由于環(huán) 境因素，例如重力，拋光量仍然可能存在差異。例如，由于重力、負載和漿 體的量對由下部座140進行的拋光和由上部座160進行的拋光產生不同影 響。
當通過模擬和實驗可預先獲知拋光量的差異時，可將下部座140和上部 座160設定為具有與拋光量的差異相對應的轉速差異。例如，當由下部座140 的墊142進行的拋光量大于由上部座160的墊162進行的拋光量時，可將下 部座140的轉速Ri設定為小于上部座160的轉速112 (R^R2)。由于對于雙 面拋光而言，不可能僅拋光一個拋光表面而不拋光另一個拋光表面，因此，
當在特定的時間內，兩個表面的拋光同時結束時，需要將所述兩個表面的拋 光量設定為彼此相同。因此，優(yōu)選地，將R^和R2設定為使得下部座140 單位時間內的拋光量與上部座160之間的單位時間內的拋光量相同。
在圖26中，當摩擦力超過閾值時，控制單元180降低由筒體170施加 的負載，同時保持兩個座的轉速。然而，在另一個實施例中，控制單元180 ':'J保持負載恒定，并且可改變座的轉速、和/或齒輪箱150的齒輪齒數(shù)比、和 /或由漿體供給單元175供給的漿體S的量。此外，并非必須要設置預定的時 間段H;當下部座140與上部座160之間的拋光量的差異可忽略時，也可不 設置預定的時間段H。可選擇地，即使下部座140與上部座160之間的拋光 量的差異顯著，也可通過調整各個部件而預先消除所述拋光量的差異。例如， 當拋光量的差異加倍時，可將齒輪齒數(shù)比設定為1至2，或者可將一側的拋 光表面的溫度設定為不同于另一側的拋光表面的溫度，以便提前消除拋光量 的差異。
圖1所示的拋光裝置100通常使用馬達130來驅動下部座140和上部座 160，但是其也可使用兩個單獨的馬達來分別驅動兩個座。圖27是拋光裝置 100A的框圖。圖27中的與圖1中對應的元件以與之相同的附圖標記來表示， 并且省略對這些元件的描述。
拋光裝置IOOA經傳輸機構135A將馬達130A連接到測速發(fā)電機168。 馬達130A的結構與馬達130的結構相同，并且傳輸機構135A的結構與傳 輸機構135的結構相同。由于軸141沒有齒輪箱150，施加到軸141的驅動 力不會傳輸?shù)捷S161，因而控制單元180不會控制齒輪齒數(shù)比。然而，在軸 141的外圓周上設有恒星齒輪156。上部座160僅接收來自馬達130A的驅動 力。
拋光裝置100A包括一對連接至控制單元180的溫度測量單元192a和 192b，以及一對連接至控制單元180的冷卻單元195a和195b。
溫度測量單元192a測量拋光表面142a的溫度。溫度測量單元192a可使 用或不使用為獲得測量結果而必需的操作來測量下部座140或墊142的溫 度，以獲得表面142a的溫度。溫度測量單元192b測量拋光表面142a的溫 度。溫度測量單元192b可使用或不使用為獲得測量結果而必需的操作來測 量上部座160或墊162的溫度，以獲得表面162a的溫度。冷卻單元195a冷
卻拋光表面142a，而冷卻單元195b冷卻拋光表面162a。
控制單元180基于一對溫度測量單元192a和192b的測量結果，來控制 -對冷卻單元195a和195b中的各個冷卻單元的冷卻。拋光量取決于拋光表 而的溫度。例如，拋光表面控制到27'C時的拋光量大于拋光表面控制到25 x:吋的拋光量。這樣，可進行控制以防止拋光表面在拋光過程中產生溫度變 化。
與如圖25所示的流程圖相同，當頂部拋光表面與底部拋光表面之間的 拋光狀態(tài)可認為是相同時，控制單元180控制一對冷卻單元195a和195b中 的各個冷卻單元的冷卻，從而使得由一對溫度測量單元192a和192b所測得
的溫度相等。
另一方面，當通過模擬或實驗預先獲知拋光量的差異時，可將下部座140 和上部座160設定為具有與拋光量的差異相對應的溫度差異。例如，當由下 部座140的墊142進行的拋光量大于由上部座160的墊162進行的拋光量時， 可將下部座140的拋光表面142a的溫度^設定為低于上部座160的拋光表 面162a的溫度T2 (T,<T2)。由于對于雙面拋光而言，不可能僅拋光一個拋 光表面而不拋光另一個拋光表面，因此，當在特定的時間內，兩個表面的拋 光同時結束時，需要使所述兩個表面的拋光量彼此相同。因此，優(yōu)選地，將 Tl和T2設定為使得下部座140的單位時間內的拋光量與上部座160之間 的單位時間內的拋光量相同。
在拋光裝置100A中，圖26的圖表中示出了上部座160的摩擦力和轉速。 由于供給馬達130和130A上的電流值表示摩擦力，因而控制單元180確定 各個摩擦力是否超過閾值。當確定摩擦力超過閾值時，控制單元180將超過 閾值的座的轉速設為零。當然，如上所述，控制單元180也可控制溫度或負 載。
在拋光之后，機械手330將載體110從拋光裝置100輸送至緊接的清洗 裝置340，并將載體110連接到緊接的清洗裝置340 (步驟1300)。緊接的 清洗裝置340的結構類似于拋光裝置100，但是使用純水來代替漿體S。因 此，可僅通過將載體110從拋光裝置100上拆卸，并將其連接到緊接的清洗 裝置340中，即可將工件W進行緊接的清洗。
在緊接的清洗結束之后，卸載器350將載體110從緊接的清洗裝置340
輸送至儲液器360，然后主清洗裝置370就這樣使用儲液器360對載體110 進行清洗，或者通過將載體從儲液器360傳輸?shù)搅硪粋€容器而進行清洗(步 驟1400)。主清洗裝置370僅通過將載體110連接到儲存有氫氟酸的貯槽中 而對工件W進行主清洗。也可使用超臨界流體或超聲波清洗器來代替氫氟 酸。由于不需將工件W從載體110上拆卸，而僅需傳輸載體IIO，因此改善 了可操作性。
以下將參照圖28至圖31描述電子裝置的制造方法。這里，將描述MEMS 傳感器(電子裝置)的制造方法。圖28是MEMS傳感器400的示意性剖視 圖。MEMS傳感器400包括電路基板410、一對玻璃基板420a和420b、MEMS 芯片(電子部件)430以及布線部440和442。
MEMS傳感器400將一對玻璃基板420a和420b連接至MEMS芯片430 的兩側，并且與MEMS芯片430相對的玻璃基板420a和420b的表面421a 和421b的平面度Ra需要為約5nm?？梢韵氲降氖牵瑑H需對與MEMS芯片 430相對的玻璃基板420a和420b的表面421a和421b進行平坦化，但是， 如果不需區(qū)分玻璃基板420a和420b的前后表面，那么制造過程將會更加容 易。在對玻璃基板420a和420b的兩個表面進行平坦化時，優(yōu)選地，對兩個 表面同時進行平坦化以改善產出量。在該實施例中，上方的工件W對應于 玻璃基板420a和420b。玻璃基板可以相同，也可不同。
圖29是用于解釋MEMS傳感器400的制造方法的流程圖。步驟2100 至2300的前后順序并不以此為限。
首先，使用公知技術制造電路板410。電路板410的前表面上具有布線 圖案412。
接下來，制造玻璃基板420a和420b (步驟2200)。圖30是描述步驟 2200的細節(jié)的流程圖。圖31是描述步驟2210的細節(jié)的流程圖。圖32是描 述歩驟2230的細節(jié)的流程圖。
首先，制造用于玻璃基板420a和420b的基部422 (步驟2210)?；?422呈帶有兩個平坦化的表面的盤形形狀，且由玻璃基板420a和420b所公 用。在制造基部422時，從原材料(坯料)來切割出基部422的塊，并將其 加工成所需的形狀，如矩形和圓形(步驟2212)。接下來，對基部422的兩 個表面進行精整加工(研磨)(步驟2214)。然后，對基部422的兩個表面
進行超精整加工(步驟2216)。因此，可將基部422的兩個表面加工為具有 5nm的表面粗糙度Ra。基部422只是呈盤形的玻璃基板。
接下來，三維地加工基部422 (步驟2200)。該實施例中，在基部422 上形成多個用于布線的通孔424，并在各個通孔424內填充導電材料426。 歩驟2220使得在形成通孔424時在基部422上產生毛口 ，并且在將導電材 料424填充到通孔424中時，由于過沖而在兩個表面上產生殘留物。因此， 削弱了基部422的兩個表面的平面度。
接下來，對加工的基部422進行平坦化(步驟2230)。首先，對基部 422的兩個表面進行精整加工(研磨)(歩驟2232)。接下來，對基部422 的兩個表面進行超精整加工(步驟2234)。因此，可將基部422的兩個表面 平坦化為具有5nm的表面粗糙度Ra。如果使用硅基板來代替玻璃基板，則 可省略步驟2230。
接下來，在基部422的表面上形成布線圖案428。玻璃基板420a和420b 可根據(jù)通孔424的位置以及導電材料426和428而不同。于是，通過這些歩 驟可形成成對的平面玻璃基板420a和420b。
接下來，制造MEMS芯片430 (歩驟2300)，如圖33所示。MEMS芯 片430包括配重432、梁434、壁436以及布線部438。圖28對應于圖33 中的AA截面。
接下來，制造MEMS傳感器400 (步驟2400)。這里，由導電材料426 制成的成對玻璃基板420a和420b連接至MEMS芯片430的布線部438。通 過將一對玻璃基板420a和420b的陽極連接至MEMS芯片430的壁436的 兩側，而真空密封該MEMS芯片430。
上述的拋光裝置和拋光方法可應用于步驟2214、 2216、 2232和2234中 的任意一個步驟。在基板的制造過程中，通過防止粉塵產生并除去已產生的 粉塵，可提供高精度的拋光。
當然，應用于上述拋光裝置或方法的步驟可根據(jù)基板的類型而改變。例 如，在磁記錄介質如圖案化介質的情況下，上述拋光裝置或方法可在磁性材 料嵌入之后，應用于平坦化工藝。在陶瓷基板(層壓基板)的情況下，上述 拋光裝置或方法可在布線層壓并燒結之后，應用于精整工藝。
盡管參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應當理解，本發(fā)明
并不局限于所公開的示例性實施例。所附的權利要求的范圍應作最廣義的解 釋，以便可覆蓋所有修改以及等同的結構和功能。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種高精度的拋光裝置，其可同時對工件的兩個表 面進行拋光。
權利要求
1.一種拋光裝置，設置成對工件的兩個表面同時進行拋光，所述拋光裝置包括恒星齒輪，其繞著一對拋光表面中的一個拋光表面的旋轉軸設置；載體，其具有設置成容放所述工件的孔，所述載體包括多個齒以便作為繞著所述恒星齒輪自轉和公轉的行星齒輪；以及第一防塵機構，其包括位于所述恒星齒輪與所述載體中的孔之間的第一彈性構件，所述第一彈性構件接觸所述載體的、與所述拋光表面之一相對的一個表面。
2. 根據(jù)權利要求1所述的拋光裝置，其中，所述第一彈性構件繞著所述 旋轉軸與恒星齒輪同心地延伸。
3. 根據(jù)權利要求1所述的拋光裝置，其中，所述第一防塵機構還包括第 -塊，所述第一塊繞著所述旋轉軸與所述恒星齒輪同心地設置，并且所述第一彈性構件連接至所述第一塊。
4. 根據(jù)權利要求3所述的拋光裝置，其中，所述第一塊在拋光期間相對 丁-一對座固定，所述座具有一對設置為對所述工件的兩個表面進行拋光的 墊。
5. 根據(jù)權利要求3所述的拋光裝置，其中，所述第一防塵機構還包括第 一流體供給部，所述第一流體供給部設置為向所述載體的齒與所述第一彈性 構件之間供應流體。
6. 根據(jù)權利要求5所述的拋光裝置，其中，所述第一塊具有通孔，所述 通孔設置為使由所述第一流體供給部供應的流體通過，在從所述旋轉軸觀察 所述第一彈性構件時，所述第一彈性構件連接至所述通孔外側的所述第一 塊。
7. 根據(jù)權利要求1所述的拋光裝置，其中，所述拋光裝置還包括 外齒輪，其與所述載體的齒嚙合；第二防塵機構，其包括位于所述外齒輪與所述載體中的孔之間的第二彈 性構件，所述第二彈性構件接觸所述載體的、與所述拋光表面之一相對的一 個表面。
8. 根據(jù)權利要求7所述的拋光裝置，其中，所述第二彈性構件繞著所述 旋轉軸與所述外齒輪同心地延伸。
9. 根據(jù)權利要求7所述的拋光裝置，其中，所述第二防塵機構還包括第 二塊，所述第二塊繞著所述旋轉軸與所述外齒輪同心地設置，并且所述第二 彈性構件連接至所述第二塊。
10. 根據(jù)權利要求9所述的拋光裝置，其中，所述第二塊在拋光期間相 對于一對座固定，所述座具有一對設置為對所述工件的兩個表面進行拋光的 華。
11. 根據(jù)權利要求9所述的拋光裝置，其中，所述第二防塵機構還包括 第二流體供給部，所述第二流體供給部設置為向所述載體的齒與所述第二彈 性構件之間供應流體。
12. 根據(jù)權利要求9所述的拋光裝置，其中，所述第二塊具有通孔，所 述通孔設置為使由所述第二流體供給部供應的流體通過，在從所述旋轉軸觀 察所述第二彈性構件時，所述第二彈性構件連接至所述通孔內側的所述第二 塊。
13. 根據(jù)權利要求ll所述的拋光裝置，其中，所述流體為液體或氣體。
14. 根據(jù)權利要求1所述的拋光裝置，其中，所述拋光裝置還包括墊， 所述墊設置為在各拋光表面上對工件進行拋光，并且所述墊包括凸凹圖案。
15 根據(jù)權利要求1所述的拋光裝置，其中，所述拋光裝置利用化學機 械拋光來對所述工件進行拋光。
16. —種基板制造方法，包括制造基板的步驟和處理基板的步驟，其中 所述制造基板的步驟包括研磨工件的粗研磨歩驟和以化學機械拋光方法對所述工件進行拋光的超精整步驟，并且所述粗研磨步驟和所述超精整步驟中的至少一個步驟使用根據(jù)權利要 求1所述的拋光裝置。
17. —種基板制造方法，包括制造基板的步驟、處理基板的步驟和平坦 化基板的步驟，其中所述制造基板的步驟和所述平坦化基板的步驟中的至少一個步驟包括 研磨工件的粗研磨步驟和以化學機械拋光方法對所述工件進行拋光的超精 整步驟，并且 所述粗研磨步驟和所述超精整步驟中的至少一個步驟使用根據(jù)權利要 求l所述的拋光裝置。
18. —種電子裝置的制造方法，包括以下步驟 使用根據(jù)權利要求16所述的基板制造方法制造基板； 制造電子部件；以及由所述基板和所述電子部件制造電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拋光裝置、基板制造方法及電子裝置的制造方法，其中的拋光裝置設置成對工件的兩個表面同時進行拋光，該拋光裝置包括恒星齒輪，其繞著一對拋光表面中的一個拋光表面的旋轉軸設置；載體，其具有設置成容放所述工件的孔，所述載體包括齒以便作為繞著所述恒星齒輪自轉和公轉的行星齒輪；以及第一防塵機構，其包括位于所述恒星齒輪與所述載體中的孔之間的第一彈性構件，所述第一彈性構件接觸所述載體的、與所述拋光表面之一相對的一個表面。
文檔編號B24B37/08GK101362308SQ200810099880
公開日2009年2月11日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2007年8月9日
發(fā)明者十倉史彥, 竹內光生 申請人:富士通株式會社