CN110000689B - 用于面朝上式的研磨装置的研磨头、具备该研磨头的研磨装置及使用该研磨装置的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于面朝上式的研磨装置的研磨头、具备该研磨头的研磨装置及使用了该研磨装置的研磨方法。在面朝上式的研磨装置中，不经由旋转接头就供给研磨液。作为一实施方式，本申请公开了一种研磨头，该研磨头在下表面安装研磨垫来使用，该研磨头用于面朝上式的研磨装置，该研磨头具备：液体贮存部，该液体贮存部设于研磨头的旋转轴的周围，且用于接收液体；及液体排出口，该液体排出口设于研磨头的下表面，且用于排出由液体贮存部接收到的液体，在研磨头的上部形成有以研磨头的旋转轴为中心的环状的开口，液体贮存部经由开口而研磨头的外部的空间连通。

Description

用于面朝上式的研磨装置的研磨头、具备该研磨头的研磨装 置及使用该研磨装置的研磨方法
技术领域
本发明涉及用于面朝上式的研磨装置的研磨头、具备该研磨头的研磨装置及使用了该研磨装置的研磨方法。
背景技术
作为在半导体加工工序中使用的基板研磨装置的一种而存在CMP(ChemicalMechanical Polishing、化学机械研磨)装置。CMP装置可根据基板的研磨面朝向的方向而大致分为“面朝上式(基板的研磨面朝上的方式)”与“面朝下式(基板的研磨面朝下的方式)”。
专利文献1(参照日本特开平10-15823号公报，特别是图4、第0005段及第0006段)记载了，在面朝上式的CMP装置中，向基板上供给研磨液的情况下，在研磨垫的中央部研磨液不充分地遍布。专利文献1还记载了，在面朝上式的CMP装置中，向基板上供给了研磨液的情况下，需要供给研磨本来需要的量以上的量的研磨液。因此专利文献1(特别是参照图1(a))公开了在面朝上式的CMP装置中，经由设于能够自转的研磨头的贯通孔而向研磨面供给研磨液的CMP装置。专利文献1的CMP装置还构成为经由设于研磨头的贯通孔而从研磨面吸引研磨液。
现有技术文献
专利文献：日本特开平10-15823号公报
专利文献1未明确示出关于浆料供给源与研磨头的连接及关于浆料吸引源与研磨头的连接的具体的结构。但是，为了向设于作为旋转体的研磨头的贯通孔供给研磨液及为了从贯通孔吸引研磨液，可想到需要设置旋转接头(或具有与旋转接头同等的功能的部件或部分：以下简称为旋转接头。)。
当研磨液在旋转接头内通过时，由于与研磨液的化学反应而旋转接头的内部的部件会发生变质。此外，当研磨液在旋转接头内通过时，由于研磨液所包含的研磨颗粒而旋转接头的内部的部件会发生磨损。旋转接头的变质和/或磨损除了使研磨液的供给不稳定以外，还会引起研磨液的泄露。因此，旋转接头优选定期地更换。但是，为了更换旋转接头需要费用(材料费及人工费等)。另外，部件更换作业中需要使装置的作业停止，因此，由于部件更换作业而装置的生产量会下降。
此外，用于CMP装置的研磨液也存在不包含研磨颗粒的研磨液(无研磨颗粒的研磨液)。在该情况下，可认为不会产生由研磨颗粒引起的部件的磨损。但是，在使用无研磨颗粒的研磨液的情况下，也会产生由与研磨液的反应引起的部件的变质。
上述课题不限于CMP装置，只要是经由旋转接头而供给研磨液的面朝上式的研磨装置就会产生的课题。因此，本申请的目的之一是在面朝上式的研磨装置中，不经由旋转接头就供给研磨液。
发明内容
发明要解决的技术课题
作为一实施方式，本申请公开了一种研磨头，该研磨头在下表面安装研磨垫来使用，该研磨头用于面朝上式的研磨装置，该研磨头具备：液体贮存部，该液体贮存部设于研磨头的旋转轴的周围，且用于接收液体；及液体排出口，该液体排出口设于研磨头的下表面，且用于排出由液体贮存部接收到的液体，在研磨头的上部形成有以研磨头的旋转轴为中心的环状的开口，液体贮存部经由开口而研磨头的外部的空间连通。
附图说明
图1是一实施方式的研磨装置的主视图。
图2A是一实施方式的研磨头及液体供给喷嘴的俯视图。
图2B是一实施方式的研磨头的主视剖视图。
图3A是在液体贮存部的底面设有悬伸部的研磨头的主视剖视图。
图3B是图3A的悬伸部周边的放大图。
图4是对一实施方式的研磨方法进行说明的流程图。
图5是具备多个研磨头的一实施方式的研磨装置的主视图。
符号说明
100…研磨装置
110…平台
111…基板
120…研磨头
121…研磨垫
122…旋转机构
123…传动轴
124…上下移动机构
125…水平移动机构
126…液体贮存部
127…液体排出口
128…垫孔
130…液体供给喷嘴
131…液体源
132…流量调整机构
140…控制部
200…开口
210…流路
220…悬伸部
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的一实施方式进行说明。但是，使用的附图是示意图。因此，图示的部件的大小、位置及形状等会与实际的装置中的大小、位置及形状等不同。图1是一实施方式的研磨装置100的主视图。以下，将图1中的左右方向设为X方向(将纸面右侧设为正)，将与纸面垂直的方向设为Y方向(将纸面跟前侧设为正)，将上下方向设为Z方向(将纸面上侧设为正)。
图1的研磨装置100是面朝上式的CMP装置。但是，只要是使用研磨液的面朝上式的研磨装置，研磨装置100也可以不是CMP装置。在此，面朝上式的研磨装置是以基板的研磨面朝上的方式保持基板的、使用研磨垫对基板进行研磨的研磨装置。研磨装置100具备：平台110、研磨头120及液体供给喷嘴130。研磨装置100还具备用于控制研磨装置100的各结构要素的控制部140。
平台110为了支承要被研磨的基板111而设置。在平台110的上表面可拆装地支承基板111。在图1的例子中，平台110是基本上不移动的物体。但是，也可以在平台110上连接有例如使平台110移动和/或旋转的机构。基板111可以是圆形也可以是方形，也可以是其他形状。
研磨头120与平台110相对地设置。在研磨头120的下表面可拆装地安装有研磨垫121。研磨装置100还具备旋转机构122。旋转机构122能够使研磨头120以传动轴123为中心进行旋转。在此，研磨头120的旋转轴是Z方向。另外，本说明书中的“传动轴”是指“通过旋转来传递动力的机械部件(实际存在的部件)”的用语，“旋转轴”是指“成为旋转运动的中心的直线(数学上或假想的直线)”的用语。研磨装置100还具备用于使研磨头120沿着Z方向移动的上下移动机构124。通过上下移动机构124使研磨头120下降，由此研磨垫121的下表面按压于基板111的上表面。在研磨垫121按压于基板111的状态下使研磨头120旋转，由此基板111被研磨。
优选的是，研磨装置100还具备用于使研磨头120水平移动的水平移动机构125。在基板111的研磨中，通过水平移动机构125使研磨头120移动，由此能够对基板111的较大的区域进行研磨。此外，图1中的水平移动机构125构成为使研磨头120沿着X方向移动。但是，水平移动机构125也可以是使研磨头120沿着X方向和/或Y方向移动的机构。
也可以在研磨头120的下表面设有用于调整研磨垫121与基板111之间的按压力的空气袋(未图示)。在图1的例子中，与研磨垫121相比，基板111被较大地图示。但是，也可以采用与基板111相比研磨垫121较大的结构。研磨头120可以比平台110大，也可以比平台110小。在此，基板111、研磨垫121、研磨头120及平台110的大小是指从上方或下方观察它们的情况下的面积、即XY平面上的投影面积。
在研磨头120中设有液体贮存部126。此外，研磨头120与液体贮存部126连通，设有用于排出从液体贮存部126接收的液体的液体排出口127。换言之，液体排出口127将研磨头120的下表面与液体贮存部126连接。在研磨垫121上以与液体排出口127的位置对应的方式设有垫孔128。从液体供给喷嘴130供给并由液体贮存部126接收的液体由于重力而向液体排出口127流入。流入到液体排出口127的液体经过垫孔128而到达研磨垫121的研磨面。
在对基板111进行研磨的期间，研磨头120进行旋转。通过研磨头120的旋转，到达了研磨垫121的研磨面的液体朝着研磨头120的径向外侧而受力。因此，在基板111的研磨中液体会向研磨头120的径向外侧移动。由于液体向径向外侧移动，而在研磨头120的中心附近液体有可能不足。因此，优选的是，液体排出口127设于研磨头120的下表面的中心附近。通过将液体排出口127设于研磨头120的下表面的中心，而能够向研磨垫121的中心供给充分的量的液体。但是，也可以将液体排出口127设于研磨头120的下表面的除了中心以外的部分。另外，液体排出口127的个数不作限定。液体贮存部126的详细情况使用图2在后文进行描述。
液体供给喷嘴130为了向研磨装置100供给保持于液体源131的研磨液、药液和/或清洗液等液体而设置。更详细而言，液体供给喷嘴130以使液体从研磨头120的上部向液体贮存部126滴下或流下的方式设置。液体源131也可以是构成研磨装置100的一部分的要素。作为追加或代替，也可以使用与研磨装置100单个独立的液体源131。优选的是，研磨装置100具有用于调整从液体供给喷嘴130供给的液体的量的流量调整机构132。流量调整机构132也可以由控制部140控制。在图1中，一个液体源131连接于一个液体供给喷嘴130。作为代替，也可以将多个液体源131连接于一个液体供给喷嘴130。在将多个液体源131连接于一个液体供给喷嘴130的情况下，能够从一个液体供给喷嘴130供给多种液体。此外，液体供给喷嘴130的个数不限于一个。在设置多个液体供给喷嘴130的情况下，也可以将各液体供给喷嘴130连接于一个或多个单个独立的液体源131。另一方面，在设有多个液体供给喷嘴130的情况下，也可以将一个液体源131连接于多个液体供给喷嘴130。
液体供给喷嘴130不会由于旋转机构122而旋转。换言之，即使在旋转机构122使研磨头120旋转的期间，液体供给喷嘴130也不会由于旋转机构122而旋转。因此，在从液体源131向液体贮存部126供给液体时，液体不需要在旋转的部件的内部通过。由此，根据图1的结构，不需要在研磨装置100中设置旋转接头。但是，并不是排除了在图1的结构中增加旋转接头(例如为了供给清洗水而设置的旋转接头)的结构。
液体供给喷嘴130也可以构成为通过上下移动机构124和/或水平移动机构125而移动。液体供给喷嘴130构成为通过上下移动机构124和/或水平移动机构125而移动，因此容易使液体供给喷嘴130追随研磨头120的平行移动。另一方面，液体供给喷嘴130也可以构成为不通过上下移动机构124和/或水平移动机构125而移动。考虑使液体供给喷嘴130与上下移动机构124和/或水平移动机构125相互独立，从而装置的设计自由度提高并且液体源131的更换变容易。此外，也可以进一步设有与上下移动机构124及水平移动机构125单个独立地用于使液体供给喷嘴130移动的移动机构。
接着，使用图2来说明液体贮存部126的详细情况。图2A是研磨头120的俯视图。图2B是研磨头120的主视剖视图。另外，在图2A及图2B中也一起图示出液体供给喷嘴130。此外，在图2B中也一起图示出研磨垫121。
在研磨头120的上部且传动轴123的周围，即研磨头120的上部且研磨头120的旋转轴的周围设有从上部观察为环状的凹陷。由该凹陷划定的空间作为用于接收从液体供给喷嘴130供给的液体的液体贮存部126发挥作用。另外，可以代替通过凹陷形成液体贮存部126，而通过其他部件，例如设于研磨头120的上表面的圆筒状的部件等来形成液体贮存部126。
在研磨头120的上部且传动轴123的周围，即研磨头120的上部且研磨头120的旋转轴的周围形成有环状的开口200。在图2的例子中，后述的悬伸部220划定开口200。在未设置后述的悬伸部220的情况下，形成于研磨头120的上部的凹陷能够划定环状的开口200。液体贮存部126经由开口200而与研磨头120的外部的空间连通。因此，在研磨头120旋转的期间，从液体供给喷嘴130供给的液体也能够经由开口200而到达液体贮存部126。
由图2可知，液体贮存部126相比于液体排出口127位于研磨头120的上部处。因此，在液体贮存部126中接收到的液体由于重力而下降，并从液体排出口127排出。
在基板111的研磨中，供给到液体贮存部126的液体受到离心力。即，液体受到离开研磨垫121的中心的方向的力。为了克服离心力地将液体向研磨垫121的中心供给，优选的是，图2中的液体贮存部126的底面呈研钵状地倾斜。通过使液体贮存部126的底面倾斜，从而能够使液体通过重力而流向研磨头120的中心。也可以考虑研磨头120的旋转速度、研磨头120的尺寸、从液体供给喷嘴130供给的液体的性质及要向研磨垫121的研磨面供给的液体的量等各种参数，来决定液体贮存部126的底面的倾斜角度θ1。例如θ1是大于5°且小于85°的值。
在研磨头120中还设有将液体贮存部126与液体排出口127相连的流路210。通过设置流路210，而容易地连接液体贮存部126与液体排出口127。但是，也可也采用液体贮存部126与液体排出口127直接连接的结构。优选的是，流路210构成为将液体贮存部126中的位于最下部的部分与液体排出口127相连。在图2的例子中，图示出每隔60°地设置的六个流路210。但是，流路210的结构不限于图2所示的例子。流路210的具体结构可以考虑从液体供给喷嘴130供给的液体的性质及要向研磨垫121的研磨面供给的液体的量等各种参数而决定。另外，也可以与液体贮存部126的底面相同地，使流路210也倾斜。流路210的倾斜角度θ2可以大于θ1也可以小于θ1。θ2也可以考虑研磨头120的旋转速度、研磨头120的尺寸、从液体供给喷嘴130供给的液体的性质及要向研磨垫121的研磨面供给的液体的量等各种参数来决定。例如θ2是大于5°且小于85°的值，是大于θ1的值。
图2中的液体贮存部126未被密闭。因此，在使用图2所示的研磨垫121的情况下，液体会从液体贮存部126飞出。液体贮存部126的内部的液体会受到离心力，因此认为液体特别容易从液体贮存部126的外周部飞出。
因此，图2的研磨头120具备用于防止液体从液体贮存部126飞出的悬伸部220。图2所示的悬伸部220设置成从液体贮存部126的外壁朝着研磨头120的旋转轴延伸。即，悬伸部220朝着开口200的径向内侧延伸。悬伸部220也能够表现为折回的部分。在图2中，图示出悬伸部220与研磨头120的其他部分一体地形成。作为代替，悬伸部220也可以由与研磨头120的其他部分独立的部件构成。
从液体贮存部126飞出的液体被悬伸部220挡住。因此，能够通过设置悬伸部220来防止液体从液体贮存部126飞出。此外，在设有悬伸部220的情况下，悬伸部220能够划定开口200。在悬伸部220的伸出量较大的情况下，能够更有效地防止液体的飞出。另一方面，在悬伸部220的伸出量较大的情况下，能够减小开口200的大小。考虑到当开口200的大小变小时，会难以从液体供给喷嘴130供给液体。也可以考虑研磨头120的旋转速度、研磨头120的尺寸、从液体供给喷嘴130供给的液体的性质及来自液体供给喷嘴130的液体的供给的容易程度等各种参数，来决定悬伸部220的伸出量。也可以在图2的悬伸部220的上部和/或下部设置追加的悬伸部。
也可以与图2不同地，悬伸部220设于液体贮存部126的底面。图3A是在液体贮存部126的底面设有悬伸部220的研磨头120的主视剖视图。在图3A的例子中示出了两个悬伸部220，但悬伸部220的个数可以是一个，也可以是三个以上。另外，图3A中的悬伸部220分别是与研磨头120的其他部分独立的部件。但是，悬伸部220也可以与研磨头120的其他部分一体地形成。
在将悬伸部220设于液体贮存部126的底面的情况下，优选的是，液体贮存部126的底面构成为至少两阶(在图3A的例子中为三阶)的台阶状(在此将底面的分割数(台阶的“角”的个数加一而得到的数)设为阶数)。优选的是，悬伸部220构成为从液体贮存部126的呈台阶状地隆起部分朝着研磨头120的旋转轴延伸。即，在图3A的例子中也与图2的例子相同地，悬伸部220朝着开口200的径向内侧延伸。悬伸部220将液体贮存部126划分成多个区域。液体贮存部126的区域中的至少一个区域的直径小于液体贮存部126整体的直径。另外，在使用例如截面L字形的悬伸部220的情况下，液体贮存部126的底面也可以不是台阶状。优选的是，液体贮存部126的底面倾斜。但是，液体贮存部126的底面也可以不倾斜。在液体贮存部126的底面形成为台阶状的情况下，各阶的倾斜角度可以全部相同，也可以各阶不同。
处于比液体贮存部126内部的液体的液面高的位置的图3A的悬伸部220能够防止液体的飞出。另外，在比液面高的位置存在至少一个悬伸部220的情况下，受到了离心力的液体在到达液体贮存部126的外壁之前被悬伸部220阻止。因此，图3A的悬伸部220能够防止液体到达液体贮存部126的最外周，其结果是，容易将液体从液体排出口127排出。
图3A中的悬伸部220设于液体贮存部126的底面，因此当在液体贮存部126中存在比较多量的液体的情况下，图3A中的悬伸部220中的几个或全部会被液体浸渍。被液体浸渍的悬伸部220使液体贮存部126的内部的液体的流动细分化。使用图3B来说明液体的流动。
图3B是图3A的悬伸部220周边的放大图。但是，为了方便图示，图3A的纵横比与图3B的纵横比不同。在图3B中，全部的悬伸部220浸渍于液体中。另外，研磨头120在旋转中。因此，液体贮存部126中的液体受到离心力。受到离心力的结果是液面会倾斜。
在未在液体贮存部126的底面设有悬伸部220的结构(参照图2)中，由于离心力而会产生从液体贮存部126的内壁朝向外壁的液体的流动，全部的液体会到达液体贮存部126的外壁。另一方面，如在图3B内由箭头所示的那样，当在液体贮存部126的底面设有悬伸部220的情况下，液体的流动被悬伸部220阻碍。其结果是，液体贮存部126内的液体中的至少一部分不会到达液体贮存部126的外壁，能够容易向液体排出口127排出。
图2的悬伸部220水平地设置。另外，图3的悬伸部220设置为向下倾斜。也可以与图2及图3所示的悬伸部不同，而使用向上倾斜的悬伸部220。即，只要能够防止液体贮存部126内部的液体的飞出和/或使液体贮存部126内部的液体的流动朝着中心方向，悬伸部220的倾斜角度不作限定。
也可以与图2及图3所示的结构不同，使用不具备悬伸部220的研磨头120。当在研磨头120上未设置悬伸部220的情况下，优选的是通过加深液体贮存部126的深度(提高液体贮存部126的高度)来防止液体的飞出。
图4示出使用到此为止说明的研磨头120中的任一个来研磨基板111时的流程图。为了方便说明，在流程图的开始时基板111与研磨垫121不接触，并且，在液体贮存部126中实际上不存在研磨液。
步骤400：控制部140控制上下移动机构124和/或水平移动机构125，使研磨垫121与基板111接触。另外，在研磨装置100具备除了上下移动机构124及水平移动机构125以外的移动机构的情况下，这些移动机构也可以由控制部140控制。
步骤410：控制部140控制液体源131(或与液体源131连接的泵等)，使研磨液从液体供给喷嘴130向液体贮存部126供给。在具备流量调整机构132的情况下，流量调整机构132也可以由控制部140控制。此外，控制部140一边从液体供给喷嘴130供给研磨液一边控制旋转机构122，而使研磨头120旋转。通过步骤400，基板111与研磨垫121接触，因此通过研磨头120的旋转而进行基板111的研磨。
在步骤410中，开始研磨液的供给的时刻与开始研磨头120的旋转的时刻可以相同。但是，开始研磨液的供给的时刻与开始研磨头120的旋转的时刻不需要相同。例如也可以在研磨头120的旋转之前供给研磨液，待机直至研磨液到达研磨垫121研磨面为止，然后开始研磨头120的旋转。相反，也可以在开始研磨头120的旋转之后向液体贮存部126供给研磨液。另外，在步骤410中，优选的是，每单位时间供给与每单位时间从液体排出口127排出的研磨液的量大致相同量的研磨液。即，优选的是，研磨液的排出率与供给率为相同程度。“从液体排出口127排出研磨液的量”也能够表现为“在研磨加工的期间被消耗的研磨液的量”。通过使研磨液的排出量(消耗量)与供给量大致相同，而能够防止在研磨垫121的研磨面上研磨液不足，并能够防止研磨液从液体贮存部126溢出。此外，通过使研磨液的排出量与供给量大致相同，而能够使存在于研磨垫121的研磨面附近的研磨液的量稳定。使存在于研磨面附近的研磨液的量稳定会导致稳定的研磨加工。
步骤420：步骤410的研磨终止后，控制部140控制液体源131，从液体供给喷嘴130向液体贮存部126供给清洗液。在具备流量调整机构132的情况下，流量调整机构132也可以由控制部140控制。此外，控制部140一边从液体供给喷嘴130供给清洗液一边控制旋转机构122，而使研磨头120旋转。通过步骤400，基板111与研磨垫121接触，因此通过研磨头120的旋转而进行基板111的清洗。在基板111的清洗的同时，液体贮存部126、垫孔128及流路210等也被清洗。
从步骤410移向步骤420时，控制部140也可以使研磨头120的旋转暂时停止。作为其他例子，控制部140也可以在使研磨头120继续旋转的状态下从步骤410移向步骤420。另外，也可以在步骤410与步骤420之间追加通过未图示的传感器等对研磨的终止进行判定的步骤。在步骤410和/或步骤420中在使研磨头120旋转的中途，也可以通过水平移动机构125使研磨头120进行水平移动。
步骤430：控制部140控制上下移动机构124和/或水平移动机构125，使研磨垫121从基板111分离。此外，“分离”是指“使对象物非接触、使对象物分离或将对象物设为非结合的状态”等的用语。“分离”不是限定于“拉动对象物而离开其他部件”这样的动作的用语。
由图2及图3可知，在一实施方式的研磨头120上未设有用于关闭垫孔128的盖。因此，在一实施方式的研磨头120中在研磨垫121与基板111不接触的情况下，换言之在研磨头120被抬起的情况下，液体有可能从垫孔128漏出。在图4的流程图中，使基板111与研磨垫121接触之后向液体贮存部126供给研磨液，因此能够防止研磨液从垫孔128意外地漏出。另外，在图4的流程图中，在基板111的研磨后清洗液体贮存部126、垫孔128及流路210等。在清洗后研磨垫121从基板111分离后的情况下，即使液体从垫孔128漏出，漏出的液体大部分是清洗液。因此，通过按照图4的流程图执行基板111的研磨，而能够防止研磨液从垫孔128漏出。
能够在图4的流程图中追加步骤、通过其他步骤代替图4的流程图中示出的步骤及删除图4的流程图中示出的步骤。在设有例如用于使液体供给喷嘴130移动的移动机构的情况下，也可以追加如下步骤：在研磨垫121的移动之前、研磨垫121的移动的同时或研磨垫121的移动之后，使液体供给喷嘴130向开口200上部移动的步骤。作为其他例子，也可以在步骤440之后追加通过修整工具(未图示)对研磨垫121进行修整的步骤。作为又一个其他例子，能够取代步骤410和/或步骤430，而采用在从液体供给喷嘴130向液体贮存部126供给了充分的量的液体(研磨液或清洗液)之后，使液体的供给停止，然后使研磨头120旋转的步骤。另外，也可以不通过控制部140而是用户通过手动控制各要素。研磨头120的上下移动、水平移动和/或旋转不一定需要通过上下移动机构124、水平移动机构125和/或旋转机构122进行。研磨装置100在具有用于使平台110进行上下移动和/或水平移动的移动机构的情况下，也可以通过用于平台110的移动机构来执行步骤400及步骤440。例如，研磨头120也可以通过与研磨装置100独立的促动器等而移动或旋转。在极端的例子中，也可以是用户使研磨头120进行移动或旋转。也可以按照除了在图4的流程图中示出的手法以外的手法来执行研磨。
作为研磨装置100的变形例，也能够使用具备多个研磨头120的研磨装置100。图5是具备多个研磨头120的研磨装置100的主视图。考虑到具备多个研磨头120，从而基板111的研磨效率提高，研磨装置100的生产量提高。因此，图5的研磨装置100在对较大型的基板111进行研磨时有利。另外，通过具备多个研磨头120，而能够容易地对复杂的形状的基板111(不是圆形的基板)进行研磨。
以上，对几个本发明的实施方式进行了说明，上述发明的实施方式用于容易理解本发明，对本发明没有限定作用。本发明在不脱离其主旨的情况下，能够进行变更、改良，并且本发明包含同等物，这是不言而喻的。另外，在能够解决上述课题的至少一部分的范围或实现效果的至少一部分的范围中，在权利要求书及说明书中记载的各构成要素能够进行任意组合或省略。
作为一实施方式，本申请公开了一种研磨头，该研磨头在下表面安装研磨垫而使用，该研磨头用于面朝上式的研磨装置，该研磨头具备：液体贮存部，该液体贮存部设于研磨头的旋转轴的周围，且用于接收液体；及液体排出口，该液体排出口设于研磨头的下表面，且用于排出由液体贮存部接收到的液体，在研磨头的上部形成有以研磨头的旋转轴为中心的环状的开口，液体贮存部经由开口而与研磨头的外部的空间连通。
作为一例，该研磨头实现了能够不经由旋转接头就供给研磨液这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了液体贮存部的底面呈研钵状地倾斜的研磨头。
作为一例，该研磨头实现了能够使液体通过重力而朝着研磨头的中心流动这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了还具备从液体贮存部的外缘朝着研磨头的旋转轴延伸的悬伸部的研磨头。
作为一例，该研磨头实现了能够防止液体从液体贮存部飞出这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了设有将液体贮存部与液体排出口相连的流路的研磨头。
作为一例，该研磨头实现了能够容易地连接液体贮存部与液体排出口这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了液体排出口设于研磨头的下表面的中心的研磨头。
作为一例，该研磨头实现了能够向研磨垫121的中心供给充分的量的液体这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种研磨装置，该研磨装置具备：平台，该平台用于在平台的上表面将基板支承为可装卸；上述实施方式所述的研磨头，所述研磨头与平台相对地设置；及液体供给喷嘴，该液体供给喷嘴用于经由研磨头的开口而向液体贮存部供给液体。
通过该公开内容，明确了适用有任一个实施方式的研磨头的装置。
此外，作为一实施方式，本申请公开了使用了一实施方式的研磨装置的研磨方法，包含如下的步骤：(a)使研磨垫与基板接触的步骤；(b)一边从液体供给喷嘴向液体贮存部供给研磨液，一边使研磨头旋转的步骤；(c)一边从液体供给喷嘴向液体贮存部供给清洗液，一边使研磨头旋转的步骤；及(d)使研磨垫从基板分离的步骤。
作为一例，该研磨方法实现了能够防止研磨液从垫孔漏出这样的效果。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种研磨方法，研磨装置还具备用于使研磨头旋转的旋转机构，步骤(b)及步骤(c)中的研磨头的旋转是通过旋转机构进行的。此外，作为一实施方式，本申请公开了一种研磨方法，研磨装置还具备用于使研磨头进行上下移动的上下移动机构，步骤(a)中的使研磨垫与基板接触及步骤(d)中的使研磨垫从基板分离是通过上下移动机构进行的。
通过上述公开内容，明确了用于执行研磨方法的研磨装置的详细情况。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种研磨方案，步骤(b)中的研磨液的每单位时间的供给量与研磨液的从液体排出口排出的每单位时间的排出量相同。
作为一例，该研磨方法实现了能够防止在研磨垫的研磨面上研磨液不足，并且能够防止研磨液从液体贮存部溢出这样的效果。

Claims (12)

1.一种研磨头，用于以基板的研磨面朝上的方式保持所述基板的研磨装置，所述研磨头的特征在于，具备：
液体贮存部，该液体贮存部设于所述研磨头的旋转轴的周围，且用于接收液体；及
液体排出口，该液体排出口设于研磨头的下表面，且用于排出由所述液体贮存部接收到的液体，
在所述研磨头的上部形成有以所述研磨头的旋转轴为中心的环状的开口，
所述液体贮存部经由所述开口而与所述研磨头的外部的空间连通，
所述研磨头还具备悬伸部，该悬伸部设于所述液体贮存部的呈台阶状地隆起的底面，并朝着所述开口的径向内侧延伸。
2.根据权利要求1所述的研磨头，其特征在于，
所述液体贮存部的底面呈研钵状地倾斜。
3.根据权利要求1所述的研磨头，其特征在于，
设有流路，该流路连接所述液体贮存部与所述液体排出口。
4.根据权利要求1所述的研磨头，其特征在于，
所述液体排出口设于所述研磨头的下表面的中心。
5.根据权利要求1所述的研磨头，其特征在于，
所述液体贮存部的底面构成为至少两阶的台阶状。
6.根据权利要求5所述的研磨头，其特征在于，
所述悬伸部构成为从所述液体贮存部的呈台阶状地隆起部分朝着所述研磨头的所述旋转轴延伸。
7.根据权利要求1所述的研磨头，其特征在于，
所述悬伸部设置为向下倾斜。
8.一种研磨装置，其特征在于，具备：
平台，该平台用于在该平台的上表面将基板支承为可装卸；
权利要求1所述的研磨头，该研磨头以与所述平台相对的方式设置；及
液体供给喷嘴，该液体供给喷嘴用于经由所述研磨头的所述开口而向所述液体贮存部供给液体。
9.一种研磨方法，该研磨方法使用了权利要求8所述的研磨装置，该研磨方法的特征在于，具备如下的步骤：
（a）使安装于所述研磨头的下表面的研磨垫与所述基板接触的步骤；
（b）一边从所述液体供给喷嘴向所述液体贮存部供给研磨液，一边使所述研磨头旋转的步骤；
（c）一边从所述液体供给喷嘴向所述液体贮存部供给清洗液，一边使所述研磨头旋转的步骤；及
（d）使所述研磨垫从所述基板分离的步骤。
10.根据权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，
所述研磨装置还具备用于使所述研磨头旋转的旋转机构，
所述步骤（b）及所述步骤（c）中的所述研磨头的旋转是通过所述旋转机构进行的。
11.根据权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，
所述研磨装置还具备用于使所述研磨头进行上下移动的上下移动机构，
所述步骤（a）中的使所述研磨垫与所述基板接触及所述步骤（d）中的使所述研磨垫从所述基板分离是通过所述上下移动机构进行的。
12.根据权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，
所述步骤（b）中的所述研磨液的每单位时间的供给量与所述研磨液的从所述液体排出口排出的每单位时间的排出量相同。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7267847B2 (ja) * 2019-06-12 2023-05-02 株式会社荏原製作所 研磨ヘッド、当該研磨ヘッドを備える研磨装置、および当該研磨装置を用いた研磨方法
CN111482891A (zh) * 2020-04-20 2020-08-04 北京烁科精微电子装备有限公司 一种化学机械平坦化设备
CN115229651B (zh) * 2022-06-15 2024-05-24 江苏吉鑫风能科技股份有限公司 大型陆上风机轴承座多面自动化加工设备及其加工工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135463A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びその方法
JP2000288914A (ja) * 1999-04-01 2000-10-17 Tama Kagaku Kogyo Kk 半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方法
CN101107097A (zh) * 2005-01-21 2008-01-16 株式会社荏原制作所 基板抛光的方法和装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0767667B2 (ja) * 1985-05-20 1995-07-26 日本電信電話株式会社 遊離砥粒加工工具
JPH0675824B2 (ja) * 1988-07-27 1994-09-28 日本電信電話株式会社 研磨工具
JPH02145254A (ja) * 1988-11-26 1990-06-04 Nippon Steel Corp 広幅材料の研摩方法および遊星研摩機
US5036630A (en) * 1990-04-13 1991-08-06 International Business Machines Corporation Radial uniformity control of semiconductor wafer polishing
JPH1015823A (ja) * 1996-07-04 1998-01-20 Canon Inc 化学機械研磨装置における研磨スラリー供給方法および装置
JP3076291B2 (ja) * 1997-12-02 2000-08-14 日本電気株式会社 研磨装置
US6093088A (en) * 1998-06-30 2000-07-25 Nec Corporation Surface polishing machine
JP2000141215A (ja) * 1998-11-05 2000-05-23 Sony Corp 平坦化研磨装置及び平坦化研磨方法
US20050107016A1 (en) * 2002-03-20 2005-05-19 Nikon Corporation Polishing equipment, and method of manufacturing semiconductor device using the equipment
DE10224635A1 (de) * 2002-06-04 2003-12-24 Sms Meer Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Exzentrizität eines Hohlblockes
JP2005172457A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 尿成分検知システム
JP5172457B2 (ja) 2008-05-08 2013-03-27 株式会社ディスコ 研削装置及び研削方法
JP5516051B2 (ja) * 2010-05-13 2014-06-11 旭硝子株式会社 研磨パッドを用いた研磨装置及びガラス板の製造方法
CN103100966B (zh) * 2011-11-11 2015-09-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械研磨装置及系统
JP6230921B2 (ja) * 2014-01-16 2017-11-15 株式会社ディスコ 研磨装置
CN205413373U (zh) 2016-02-23 2016-08-03 秦皇岛华瑞煤焦化工有限公司 一种防沉降液甩出的离心机
CN206216469U (zh) * 2016-11-23 2017-06-06 福州恒光光电有限公司 一种光学零件精密研磨盘结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135463A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びその方法
JP2000288914A (ja) * 1999-04-01 2000-10-17 Tama Kagaku Kogyo Kk 半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方法
CN101107097A (zh) * 2005-01-21 2008-01-16 株式会社荏原制作所 基板抛光的方法和装置

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