CN111032283B - 基板研磨装置及基板研磨装置的研磨液吐出方法 - Google Patents

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Abstract

在研磨液通过旋转接头内的基板研磨装置中，需要实施旋转接头的维修。本发明公开一种基板研磨装置，具有：用于保持基板的研磨头；表面设有第一开口部的旋转台；设于旋转台的研磨液吐出机构；及至少控制研磨液吐出机构的控制部，研磨液吐出机构具有：第一气缸、第一活塞、及驱动第一活塞的驱动机构，第一开口部与由第一气缸及第一活塞规定的液体保持空间连通，控制部控制驱动机构对第一活塞的驱动，使液体保持空间的容积增减。

Description

基板研磨装置及基板研磨装置的研磨液吐出方法
技术领域
本发明关于一种基板研磨装置及基板研磨装置的研磨液吐出方法。
背景技术
有一种用于半导体加工工序的基板研磨装置CMP(Chemical MechanicalPolishing，化学机械研磨)装置。具代表性的CMP装置在旋转台(固定台)上安装研磨垫，并在研磨头中安装有基板。CMP装置将基板从上方按压于研磨垫，而且使旋转台及研磨头分别旋转来研磨基板。通常，基板研磨中在研磨垫上供给研磨液。用于一般CMP装置的研磨液中包含二氧化硅(SiO2)及三氧化二铝(Al2O3)等研磨粒。
一种研磨液的供给方法为从工作台下部供给研磨液的方法。日本特开2008-110471号公报(专利文献1)中公开有转台上具备研磨液吐出口的基板研磨装置。专利文献1中记载的基板研磨装置经由设于转台下方的旋转接头而供给研磨液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-110471号公报
专利文献1中记载的装置研磨液通过旋转接头内。因而，不但因为与研磨液的化学反应造成旋转接头内部的零件变质，也会因为研磨液中包含的研磨粒造成旋转接头内部的零件磨损。旋转接头中的零件变质及/或磨损，不但造成研磨液供给不稳定，也会引起研磨液泄漏。因此，专利文献1中记载的装置优选定期维修旋转接头。但是维修时需要花费用于更换零件的材料费及人事费用等。此外，由于维修作业中需要停止装置运转，因此，维修会造成装置的作业效率降低。
另外，CMP装置使用的研磨液也有不含研磨粒(无研磨粒研磨液)。此时，零件不致受到研磨粒的磨损。但是，即使使用无研磨粒研磨液，零件仍然会因为与研磨液反应而发生变质。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种解决上述问题的至少一部分的基板研磨装置及基板研磨装置的研磨液吐出方法。
(解决问题的手段)
本发明的一个实施方式公开一种基板研磨装置，具有：研磨头，该研磨头用于保持基板；旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于旋转台；及控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，其中，研磨液吐出机构具有：第一气缸；第一活塞；及驱动机构，该驱动机构驱动第一活塞，第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由第一气缸及第一活塞规定，控制部控制驱动机构对第一活塞的驱动，以使液体保持空间的容积增减。
再者，本发明一个实施方式公开一种研磨液吐出方法，是基板研磨装置的研磨液吐出方法，包含以下工序：准备旋转台的工序，该旋转台具有气缸与活塞，并在该旋转台的表面设有用于吐出研磨液的开口部；将开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由气缸与活塞规定，并从开口部向液体保持空间充填研磨液的工序；及通过驱动活塞，挤压充填于液体保持空间的研磨液，而从开口部吐出研磨液的工序。
这些基板研磨装置及基板研磨装置的研磨液吐出方法，因为研磨液不通过旋转接头，所以达到的一例效果为可使旋转接头长寿命化。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中，具备研磨液充填机构，该研磨液充填机构用于经由第一开口部向液体保持空间充填研磨液。
该基板研磨装置达到的一例效果为可在液体保持空间充填研磨液。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中驱动机构包含驱动用流体供给机构，其通过驱动用流体的压力来驱动第一活塞。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中驱动机构具有：第二气缸、及连接于第一活塞的第二活塞，驱动用流体供给机构构成为，通过驱动用流体的压力驱动第二活塞而间接地驱动第一活塞。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中驱动用流体是气体或液体。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中具有施力机构，当驱动用流体的压力增加时，该施力机构向与第一活塞的驱动方向相反的方向对第一活塞施力。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中施力机构是弹簧。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中驱动机构包含电动驱动机构。
通过这些公开内容详细说明驱动机构。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中驱动用流体是气体或液体，基板研磨装置进一步具备：头上下移动机构，其用于将基板朝向旋转台按压；第二开口部，其设于旋转台的表面；驱动用流体供给管线，其连通驱动用流体供给机构与第二开口部；及阀门，其设于驱动用流体供给管线，并通过控制部来控制；在头上下移动机构将研磨头向上部移动时，控制部控制阀门，以从第二开口部吐出驱动用流体。
该基板研磨装置达到的一例效果为从研磨垫剥离基板容易。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中具备传感器，其测定驱动用流体的流量或驱动用流体的压力，控制部基于传感器的测定值来控制驱动机构。
该基板研磨装置达到的一例效果为可精密控制液体的吐出。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中具备旋转接头，其连接于驱动机构，并经由旋转接头对驱动机构供给动力。
通过该公开内容详细说明动力供给。另外，由于驱动机构的动力是例如气体、水、或油、或电力，因此可减低旋转接头的磨损。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中研磨液吐出机构具有清洗液供给口，其与液体保持空间连通，基板研磨装置进一步具备清洗液供给管线，其连接于清洗液供给口，并将从清洗液供给源供给的清洗液经由清洗液供给口而供给至液体保持空间。
该基板研磨装置达到的一例效果为通过研磨液吐出机构保持清洗液并吐出，从而可清洗研磨垫、基板及/或液体保持空间。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中，在旋转台设有多个第一开口部，其与同一个液体保持空间连通。再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中设有多个研磨液吐出机构。
这些基板研磨装置达到的一例效果为通过设置多个开口部及/或研磨液吐出机构，可调整液体的吐出。
再者，本发明一个实施方式公开一种基板研磨装置，其中基板研磨装置进一步具备存储部，其存储液体吐出类型，控制部依据液体吐出类型来控制驱动机构。
该基板研磨装置达到的一例效果为可依据希望的类型吐出液体。
再者，本发明一个实施方式公开一种研磨液吐出方法，其中，向液体保持空间充填研磨液充填的工序包含以下工序：从与旋转台相对的位置朝向开口部供给研磨液的工序；及在供给研磨液的工序之后，或是在供给研磨液的工序的至少一部分期间驱动活塞，使液体保持空间的容积增大的工序。
该液体充填方法达到的一例效果为即使开口部直径小，仍可在液体保持空间容易充填液体。
附图说明
图1A是具备研磨液吐出机构的基板研磨装置的俯视图。
图1B是具备研磨液吐出机构的基板研磨装置的前视图。
图2是研磨液吐出机构及驱动机构的前视剖面图。
图3是表示研磨液吐出机构、及使用磁铁的驱动机构的前视剖面图。
图4是研磨液吐出机构及与研磨液吐出机构独立的驱动机构的前视剖面图。
图5是研磨液吐出机构及电动驱动机构的前视剖面图。
图6A是充填研磨液之前的基板研磨装置的前视剖面图。
图6B是充填研磨液时的基板研磨装置的前视剖面图。
图6C是充填研磨液后的基板研磨装置的前视剖面图。
图6D是吐出研磨液时的基板研磨装置的前视剖面图。
图7A是具备设有与同一个液体保持空间连通的3个第一开口部的旋转台的基板研磨装置的前视剖面图。
图7B是具备设有与同一个液体保持空间连通的3个第一开口部的旋转台的基板研磨装置的前视剖面图。
图8是具备多个研磨液吐出机构的基板研磨装置的前视剖面图。
图9A是设有5个第一开口部的旋转台的俯视图。
图9B是设有5个第一开口部的旋转台的俯视图。
图9C是设有5个第一开口部的旋转台的俯视图。
图10A是旋转台及方形基板的俯视图。
图10B是旋转台及方形基板的俯视图。
图10C是旋转台及方形基板的俯视图。
图10D是旋转台及方形基板的俯视图。
具体实施方式
＜第一种实施方式＞
图1A第一种实施方式的基板研磨装置10的俯视图，图1B是前视图。另外，图1A、1B及其他图是示意性地表示基板研磨装置10的要素的图。各图中的零件形状、配置及大小等，与实际装置的形状等未必一致。
基板研磨装置10将基板112按压于研磨垫102，而且通过使旋转台100及研磨头110两者旋转来研磨基板112的装置。另外，以下的说明将按压基板112的方向(图1B的纸面的下方向)说明为“下方向”，并将其相反方向说明为“上方向”。不过，本说明书中的“上方向”及“下方向”不限于与“铅直上方向”及“铅直下方向”一致。例如将整个基板研磨装置10倾斜设置时，“上方向”及“下方向”为依基板研磨装置10的斜度的方向。
(关于旋转台及研磨头)
基板研磨装置10具备：以台旋转轴101为中心而旋转的旋转台100；及用于使旋转台100旋转的台旋转机构103。在旋转台100上面可更换地安装研磨垫102。此外，基板研磨装置10具备：用于控制装置的各元件的控制部20；及用于存储控制部20的控制条件等的存储部30。
基板研磨装置10进一步具备：研磨头110；及以头旋转轴111为中心，用于使研磨头110旋转的头旋转机构113。研磨头110设置成与旋转台100相对，在研磨头110的底面可更换地安装有基板112。图1A、1B的例中，旋转台100的旋转中心与研磨头110的旋转中心不一致。不过，亦可以使旋转台100与研磨头110的旋转中心一致的方式构成基板研磨装置10。此外，基板研磨装置10进一步具备用于使研磨头110上下移动的头上下移动机构114。头上下移动机构114在研磨基板112时，使研磨头110向下部移动，将基板112按压于研磨垫102。换言之，头上下移动机构114朝向旋转台100按压基板112。基板112研磨结束时，头上下移动机构114使研磨头110向上部移动。研磨后的基板在无图示的研磨头避开位置从研磨头110取出，并将下一个要研磨的基板送交研磨头110。
(关于第一开口部)
一般基板研磨装置在基板研磨中，从设置于研磨垫上方的喷嘴供给研磨液至研磨垫。但是，该方式无法将研磨液直接供给至研磨垫中与基板接触的部分(研磨头存在的部分)。因此，屡次在基板与研磨垫的界面均匀供给研磨液困难。此外，通常基板研磨装置大多在研磨垫中心，亦即在靠近台旋转轴的位置供给研磨液，并通过离心力使研磨垫中心附近的研磨液朝向周边部而在研磨垫上扩大。但是，近年来因为基板大型化，有时基板会覆盖台旋转轴上部，而无法在靠近台旋转轴的位置供给研磨液(参照图1A、1B)。这不限于供给研磨液的情况，在供给用于清洗基板的纯水及药剂等清洗液时，也存在同样的问题。
因此，本实施方式在旋转台100上设有第一开口部104。图1A、1B的例将第一开口部104设于旋转台100的中心。再者，研磨垫102中切除在旋转台100上安装研磨垫102时相当于第一开口部104的位置。通过将研磨液或清洗液等液体从旋转台100的下部经由第一开口部104吐出，研磨垫102中与基板112接触的部分亦可供给这些液体。
(关于研磨液吐出机构及驱动机构)
在旋转台100的下部设有保持从第一开口部104吐出的研磨液并与旋转台100一起旋转的研磨液吐出机构120。研磨液吐出机构120包含气缸121及活塞122。气缸121及活塞122规定用于保持研磨液等液体的液体保持空间123。液体保持空间123与第一开口部104连通，通过增减液体保持空间123的容积，可从液体保持空间123经由第一开口部104吐出液体及经由第一开口部104在液体保持空间123中充填液体。液体保持空间123除了与第一开口部104连通之外，构成为能够形成密闭空间。另外，本说明书中的用语所谓“气缸”，指可在内部保持流体的任意形状的构件或部分。气缸121亦可是与旋转台100一体的构件。例如可在旋转台100的下面形成凹部，使用其凹部作为气缸121。反之，气缸121亦可是与旋转台100独立的构件。
基板研磨装置10进一步具备驱动活塞122而增减液体保持空间123的容积的驱动机构130。图1A、1B的例将研磨液吐出机构120与驱动机构130一体构成。
驱动机构130例如可使用以空压系统、水压系统或油压系统等为代表的通过驱动用流体的压力来驱动活塞122的机构。此外，驱动机构130亦可使用电动驱动机构。图1A、1B的例的驱动机构130使用驱动用流体的机构。
(关于对驱动机构供给动力)
驱动机构130的动力经由旋转接头140的供给路径141而供给。旋转接头140设于研磨液吐出机构120的下部。若驱动机构130使用驱动用流体时，驱动机构130的动力是驱动用流体(气体、水或油等)，若驱动机构130电动驱动机构时，则是电力。
图1A、1B的例的驱动机构130使用驱动用流体。因此，驱动机构130具备用于供给驱动用流体的驱动用流体供给机构131。供给至驱动机构130的驱动用流体需要排出时，经由连接于旋转接头140的排出路径142来排出。为了控制驱动用流体的供给及排出，亦可在供给路径141及排出路径142的至少一方设置阀门40。此外，阀门40是电动阀门时，亦可连接阀门40与控制部20。驱动机构130使用电动驱动机构时，亦可取代驱动用流体供给机构131而设置连接于电动驱动机构的电源。
另外，将流体储料瓶(Bombe)或蓄电池等设于旋转台100时，则不需要设置旋转接头140。
(关于研磨液吐出机构及驱动机构的详细内容)
使用图2、3、4及5说明研磨液吐出机构120及驱动机构130。图2研磨液吐出机构120及驱动机构130的前视剖面图。图2的例在第一气缸121的内部可上下移动地设有第一活塞122。第一气缸121与第一活塞122之间的间隙通过O形环200密封。亦即，液体保持空间123通过第一活塞122上下移动来增减液体保持空间123的容积。
图2的例的驱动机构130使用驱动用流体。图2的例中的驱动机构130具备：第二气缸201及可上下移动地设于第二气缸内部的第二活塞202。不过，本例的第一气缸121与第二气缸201一体形成，且第一活塞122与第二活塞202一体形成。换言之，第二活塞202与第一活塞122连接。第二气缸201与第二活塞202之间的间隙通过O形环200密封。此外，驱动机构130具备底板203，第二活塞202与底板203规定流体流入空间204。流体流入空间204经由旋转接头140而连接驱动用流体供给机构131。再者，驱动机构130中亦可设有当驱动用流体的压力增加时向与第一活塞122驱动的方向相反方向对所述第一活塞施力的施力机构。图2的例的施力机构使用弹簧205。图2的例当驱动用流体的压力增加时，第一活塞122向上方向驱动。因此，弹簧205构成通过将第二活塞202向下方向按压，可将与第二活塞202一体形成的第一活塞122施力于下方向。
第二活塞202驱动至如下位置：通过驱动用流体供给机构131供给至流体流入空间204的驱动用流体将第二活塞202上推的力、与弹簧205将第二活塞202压下的力均衡的位置。因此，通过使驱动用流体的压力增减，可使第二活塞202上下移动。由于第二活塞202与第一活塞122一体地形成，因此可通过驱动用流体的压力来驱动第一活塞122。换言之，驱动用流体供给机构131构成通过驱动第二活塞202而间接驱动第一活塞122。
施力机构亦可取代图2所示的弹簧205，而采用通过磁力压下第二活塞202的构造。图3表示研磨液吐出机构120与使用磁铁(强磁性体)的驱动机构130的前视剖面图。图3的例一体形成第一活塞及第二活塞，第一活塞及第二活塞之间并无明确的边界。因此，说明图3的例时，将第一活塞及第二活塞统称为“活塞122”。图3的例在活塞122的下部设有第一磁铁301。进一步在底板203的上面的一部分设有凹部302，并在凹部302中设有第二磁铁303。图3的例以在第一磁铁301及凹部302之间产生磁力的方式，设定第一磁铁301的磁极及第二磁铁303的磁极的方向。
图3的例中，活塞122驱动至驱动用流体将活塞122上推的力、及第一磁铁301与第二磁铁30之间的引力将活塞122压下的力均衡的位置。采用该结构时，即使不用图2所示的弹簧205仍可驱动活塞122。
此时，第一磁铁301与第二磁铁303之间的距离越近，它们之间产生的磁力越强。因而，第一磁铁301与第二磁铁303接触时，磁力会过强，有可能无法通过驱动用流体的压力推上活塞122。由于图3的例的第二磁铁303设于凹部302，因此，即使活塞122下降至最下部时，第一磁铁301与第二磁铁303仍不致接触。亦即，通过在凹部302中设置第二磁铁303，可防止产生过强的磁力。
第一磁铁301及第二磁铁303可为永久磁铁，亦可为电磁铁。亦可第一活塞122的材质为磁性体，而将活塞122作为第一磁铁301来处理。反之，亦可底板203的材质为磁性体，而将底板203作为第二磁铁303来处理。此外，亦可采用利用磁性排斥力来压下活塞122的构成。
亦可与图2不同而分别构成研磨液吐出机构120与驱动机构130。图4是研磨液吐出机构120及从研磨液吐出机构独立的驱动机构130的前视剖面图。该例个别形成第一气缸121与第二气缸201，并个别形成第一活塞122与第二活塞202。不过，第一活塞122连接于第二活塞202，第一活塞122配合第二活塞202上下移动而上下移动。图4的研磨液吐出机构120及驱动机构130的动作与图2所示的研磨液吐出机构120及驱动机构130的动作相同。
使用图5说明使用电动驱动机构500作为驱动机构130的基板研磨装置10。图5是研磨液吐出机构120及电动驱动机构500的前视剖面图。图5的研磨液吐出机构120的活塞122中至少固定有一个(本例二个)电动驱动机构500。再者，图5的研磨液吐出机构120的气缸121中至少固定有一个(本例二个)导板501。电动驱动机构500可沿着导板501而上下移动。活塞122配合电动驱动机构500的上下移动而上下移动。电动驱动机构500的动力(电力)经由旋转接头140而从电源502供给。电动驱动机构500的构造比使用驱动用流体的驱动机构(参照图2、图3及图4)复杂，但是具有可实施电控制的优点。
(关于研磨液吐出机构120的效果)
采用以上的构成时，研磨液保持于研磨液吐出机构120的液体保持空间123，研磨液不致通过旋转接头140内部。因而，研磨液不致造成旋转接头140的零件变质或磨损。因此，本实施方式的基板研磨装置10可使旋转接头140长寿命化，并使旋转接头140的维修频率降低。不过，除了本实施方式的构成之外，亦可进一步设置研磨液通过内部的旋转接头。另外，驱动用流体或配线可存在于本实施方式的旋转接头140内部。但是，须考虑驱动用流体或配线造成旋转接头140的零件变质或磨损的情况，应远小于研磨液造成的变质或磨损。
(关于传感器)
图1A、1B的基板研磨装置10为了控制驱动机构130的动作而具备传感器132。图1A、1B的例的传感器132是测定从驱动用流体供给机构131供给的驱动用流体流量的流量计，并安装于供给路径141上。此外，传感器132亦可使用测定驱动用流体的压力的压力计。再者，驱动机构130是电动驱动机构500时，传感器132可使用用于测定电动驱动机构500的移动量的编码器。
传感器132连接于控制部20。通过控制部20依据传感器132的测定值进行控制，可精密驱动驱动机构130。换言之，通过依据传感器132的测定值的控制，可精密控制从研磨液吐出机构120吐出液体。传感器132使用测定驱动用流体的压力的压力计时，可检知活塞202与底板203之间的空间压力。因发生于O形环200及/或O形环200的抵接面的损伤等，导致流体从通过O形环200密封的部分泄漏时，由于活塞202与底板203间的空间的压力变动，因此亦可通过传感器132检知密封部分的异常。传感器132即使使用流量计时，仍可检知密封部分的异常。这些密封部分的异常的检知通过控制部20(控制装置)进行。
(关于研磨液充填机构)
图1A、1B的基板研磨装置10具备用于在液体保持空间123充填研磨液的研磨液充填机构160。图1A、1B的例的研磨液充填机构160包含：手臂161、及喷嘴162。手臂161可旋转地构成，通过使手臂161旋转，可使喷嘴162位于研磨垫102的第一开口部104的上部。不过，研磨液充填机构160的构成不限于图1A、1B所示的构成，例如亦可采用手臂161伸缩的构成等过去习知的任意构成。
使用图6A、6B、6C、6D说明使用研磨液充填机构160在液体保持空间123充填研磨液的方法。不过，图6A、6B、6C、6D省略了说明研磨液的充填方法必要的元件以外的元件的图示。此外，图6A、6B、6C、6D使用图2所示的研磨液吐出机构120及驱动机构130。图6A是充填研磨液之前，亦即活塞122完全上升，液体保持空间123的容积达到下限状态的基板研磨装置10的前视剖面图。该状态下，液体保持空间123完全(或几乎)没有保持研磨液。因此，需要在液体保持空间123中充填研磨液。
因此，控制部20控制研磨液充填机构160，使研磨液充填机构160的喷嘴162位于第一开口部104的上部，亦即与所述旋转台相对的位置，而从喷嘴162供给研磨液。图6B是充填研磨液60时的基板研磨装置10的前视剖面图。如图6B所示，控制部20控制驱动机构130，将活塞122向下方向移动，使研磨液吐出机构120的容积增大。
第一开口部104的直径小时，仅在第一开口部104上供给研磨液，则研磨液几乎不通过第一开口部104。如图6B所示，通过活塞122向下方向移动，液体保持空间123的容积增加，研磨液被引入液体保持空间123的内部。因此，本实施方式的基板研磨装置10即使在第一开口部104的直径小时，仍然容易将研磨液600充填于液体保持空间123。驱动机构130的控制在供给研磨液600之后或是在供给研磨液600的至少一部分期间进行。
图6C是充填研磨液600后的基板研磨装置10的前视剖面图。如图6C所示，控制部20在液体保持空间123的容积达到最大时停止驱动机构130的驱动。另外，亦可当填充了指定量的研磨液600时停止驱动机构130的驱动。通过以上步骤而在液体保持空间123中充填研磨液600。
充填的研磨液600依需要，例如在研磨基板时等从第一开口部104吐出。图6D是吐出研磨液600时的基板研磨装置10的前视剖面图。研磨液600的吐出，如图6D所示，通过提高流体流入空间204内部的驱动用流体的压力，将活塞122向上方向驱动，而推动研磨液600来进行。通过逐渐提高驱动用流体的压力，可持续吐出研磨液600。
另外，研磨液充填机构160亦可供给研磨液以外的液体。此时，可将研磨液以外的液体充填于液体保持空间123。此外，研磨液充填机构160除了充填液体之外，亦可用于在基板112的研磨中，对研磨垫102供给研磨液等液体。
(关于清洗液供给口及清洗液供给源)
基板研磨装置10中的基板112的研磨结束后，为了除去附着于研磨垫102及/或基板112上的加工屑等，而通过清洗液清洗研磨垫102及/或基板112。由于纯水及药剂等清洗液比研磨液造成旋转接头老化的程度低，因此亦可将清洗液通过旋转接头而从旋转接头直接朝向供给管线(无图示)及设于研磨台的开口部(无图示)供给清洗液。
或是，为了从第一开口部104吐出清洗液，也可以以除了研磨液之外还可保持清洗液的方式构成研磨液吐出机构120及其他零件。可从所述的研磨液充填机构160供给清洗液时，亦可从研磨液充填机构160对研磨液吐出机构120充填清洗液。但是，基板112覆盖第一开口部104时，使用研磨液充填机构160充填清洗液困难。
此外，研磨液吐出机构120的液体保持空间123与第一开口部104连通。因而，研磨垫102上产生的加工屑有可能混入液体保持空间123。再者，变更通过液体保持空间123所保持的液体种类时，须避免在变更前后液体混合。因此，为了除去加工屑或防止液体混合，优选设置可清洗液体保持空间123的机构。
因此，图1A、1B的例在研磨液吐出机构120中，在气缸121的侧部设有与液体保持空间123连通的清洗液供给口124。清洗液供给口124亦可设置成从活塞122的底部贯穿至上部。再者，本实施方式的基板研磨装置10具备经由旋转接头140连接于清洗液供给口124的清洗液供给源150。此外，图1A、1B的例设有连接于清洗液供给口124，将从清洗液供给源150供给的清洗液经由清洗液供给口124而供给至液体保持空间123的清洗液供给管线151。另外，图1A、1B的例在清洗液供给源150与清洗液供给口124之间(亦即在清洗液供给管线151上)设有阀门40。亦可在清洗液供给源150与清洗液供给口124之间设置测定清洗液的流量或压力的传感器(无图示)。
采用该构成时，在液体保持空间123中充填清洗液容易。充填的清洗液亦可用于清洗研磨垫102及/或基板112，亦可用于清洗液体保持空间123。研磨垫102的清洗通过从第一开口部104吐出清洗液来进行。此时，若基板112与研磨垫102接触，则基板112亦与研磨垫102一起清洗。另外，从第一开口部104吐出清洗液可通过清洗液供给源的压力来进行。因此，活塞122不需要上下动作，不过为了清洗液体保持空间123，亦可伴随活塞122的上下动作。清洗液清洗研磨垫102及/或基板112、与清洗液体保持空间123亦可同时进行，亦可独立进行。
(关于第二开口部)
基板112研磨结束后，为了取出安装于研磨头110的基板112，通过头上下移动机构114抬起研磨头110及基板112。此时，有时贴合基板112与研磨垫102、及从研磨垫102剥离基板112困难。
因此，图1A、1B的例在旋转台100上设有第二开口部105。驱动用流体供给机构131与第二开口部105通过驱动用流体供给管线133而连通，可朝向旋转台100上部吐出驱动用流体。另外，驱动用流体供给管线133中设有阀门40。控制部20控制连接于头上下移动机构114、驱动用流体供给机构131及第二开口部105的阀门40，并从第二开口部105吐出驱动用流体，而且使研磨头110向上部移动。通过该控制，由于通过驱动用流体对基板112施加向上的力，因此容易从研磨垫102剥离基板112。驱动机构130是空压系统或水压系统时(驱动用流体气体或液体时)，由于驱动用流体对基板112的污染少，因此特别有利于采用具备第二开口部105的构成。
＜第二种实施方式＞
第一种实施方式的基板研磨装置10在旋转台100中心设有一个第一开口部104。该构成精细调整研磨液等在研磨垫102上的分布困难。因此，第二种实施方式的基板研磨装置10在旋转台100上设有多个第一开口部104。
使用图7A、7B、8、9A、9B、9C说明多个第一开口部104的构成。不过，图7A、7B、8、9A、9B、9C省略了说明多个第一开口部104时必要的元件以外的元件的图示。
图7A具备设有与相同液体保持空间123连通的多个(本例3个)第一开口部104A、104B及104C的旋转台100的基板研磨装置10的前视剖面图。第一开口部104A、104B及104C分别具有独立的流路。通过调整第一开口部的各个位置、流路直径、流路长度等，可调整研磨液的吐出。图7A的构成在不需要大幅变更第一种实施方式的基板研磨装置10上特别有利。另外，第一开口部104A、104B及104C的流路不需要完全独立。如图7B所示，亦可各个第一开口部的流路具有共通部分。
图8是具备多个(本例2个)研磨液吐出机构120A及120B的基板研磨装置10的前视剖面图。研磨液吐出机构120A设于旋转台100的中心，研磨液吐出机构120B设于从旋转台100的中心离开的位置。旋转台100上设有第一开口部104D而与液体保持空间123A连通，并设有第一开口部104E而与液体保持空间123B连通。研磨液吐出机构120A及120B分别连接有驱动机构130A及130B。此外，为了分别独立地驱动驱动机构130A及130B而设有驱动用流体供给机构131A及131B。该方式的构造虽然复杂，但是优点是可独立地控制研磨液吐出机构120A及120B。另外，驱动机构130A及130B亦可共享1个驱动用流体供给机构131。研磨液吐出机构120A与研磨液吐出机构120B同样保持并供给研磨液时，例如在手臂161上设置多个喷嘴162，并在位于多个喷嘴分别对应的第一开口部上的状态下，将研磨液充填于液体保持空间。
亦可以研磨液吐出机构120A及120B分别保持不同种类的液体。图8的例的研磨液吐出机构120A是保持研磨液并通过活塞上升而吐出研磨液的机构。不需要清洗液体保持空间，或是可通过其他机构清洗液体保持空间时，亦可不在研磨液吐出机构120A中设置清洗液供给口124。不过，亦可在研磨液吐出机构120A中设置清洗液供给口124。另外，图8的例的研磨液吐出机构120B是保持清洗液并通过活塞上升而吐出清洗液的机构。因此，在研磨液吐出机构120B中设有连接于清洗液供给源150的清洗液供给口124。通过图8所示的例的构成，可依液体种类来精密控制。
图9A、9B、9C是设有多个(本例5个)第一开口部104F、104G、104H、104I及104J的旋转台100的俯视图。如图9A所示，第一开口部104F～104J只须在通过旋转台100的中心的直线上轴对称地排列即可。此外，如图9B所示，第一开口部104F～104J亦可在通过旋转台100的中心的直线上，将旋转台100中心作为起点而排列在一个方向。再者，如图9C所示，第一开口部104F～104J亦可从旋转台100的中心观看而排列在同心圆上。此外，还可依希望的性能，在任意位置设置任意数量的第一开口部104。
＜第三种实施方式＞
若从设于旋转台100的第一开口部104始终吐出研磨液等液体，则液体的消耗量变大。之前说明的研磨液吐出机构120中，由于限制液体保持空间123的容积，因此优选降低液体的消耗量。因此，第三种实施方式的基板研磨装置10的控制部20进行如下控制：在基板112覆盖第一开口部104时，通过驱动机构130使液体保持空间123的容积减少，基板112不覆盖第一开口部104时，停止驱动驱动机构130。
使用图10A、10B、10C、10D说明本实施方式。图10A、10B、10C、10D是旋转台100及基板112的俯视图。图10A、10B、10C、10D的例的基板112方形。此外，图10A、10B、10C、10D的例中的基板研磨装置10的构成与图8的构成相同。亦即，旋转台100上设有二个第一开口部104D及104E，并在各个第一开口部的下部具备研磨液吐出机构120A及120B。图10A、10B、10C、10D的例中，旋转台100及研磨头110(图10A、10B、10C、10D无图示)分别以相同转速在相同方向旋转。图10B、10C及10D是旋转台100及研磨头110从图10A的状态逆时钟分别旋转45度、90度及135度时旋转台100及基板112的俯视图。
在图10A的时刻，第一开口部104D及第一开口部104E皆未覆盖于基板112。因而，控制部20进行停止驱动驱动机构130A及驱动机构130B的控制，而无液体从第一开口部104D及第一开口部104E吐出。
在图10B的时刻，第一开口部104D覆盖于基板112，第一开口部104E未覆盖于基板112。因此，控制部20控制驱动机构130A，使设于第一开口部104D下部的研磨液吐出机构120A的液体保持空间123A的容积减少。另外，控制成不驱动驱动机构130B。藉此，从第一开口部104D吐出液体，而不从第一开口部104E吐出液体。
在图10C的时刻，与图10A同样地，第一开口部104D及第一开口部104E皆未覆盖于基板112。因此，控制部20进行停止驱动驱动机构130A及驱动机构130B的控制。
在图10D的时刻，第一开口部104D及第一开口部104E两者皆覆盖于基板112。因此，控制部20控制驱动机构130A及驱动机构130B，使液体保持空间123A及123B两者的容积减少。藉此，从第一开口部104D及第一开口部104E两者吐出液体。
通过上述的控制，由于仅在第一开口部104通过基板112覆盖时从第一开口部吐出液体，因此可使液体的消耗量减少。控制部20只须依旋转台100及研磨垫102的转速、第一开口部104数量及位置、以及基板112的形状及位置等，控制从各第一开口部吐出液体。第一开口部104是否被基板112覆盖，可通过无图示的传感器(光学传感器或感压传感器等)作判定。此外，第一开口部104是否通过基板112覆盖，亦可从旋转台100及研磨垫102的转速、第一开口部104的数量及位置、以及基板112的形状及位置等算出。此时，存储部30只须存储从算出结果导出的液体吐出类型。控制部20通过从存储部30读取液体吐出类型，可依据液体吐出类型控制驱动机构130。
除了第一开口部104是否通过基板112覆盖之外，亦可考虑其他要素来决定液体吐出类型。例如，基板112仅边缘部的研磨量多时，控制部20在第一开口部104通过基板112的边缘部覆盖时，控制驱动机构130减少研磨液的供给量即可。另外，若基板112上有研磨不足的部位，亦可以对该部位多供给研磨液的方式控制驱动机构130。此外，还可采用依各种条件的液体吐出类型。
以上，就本发明几个实施方式作说明，不过，上述发明的实施方式为了容易理解本发明者，而并非限定本发明者。本发明在不脱离其旨趣下可变更及改良，并且本发明当然包含其等效物。例如基板研磨装置10说明仅研磨1片基板的装置，不过基板研磨装置10可同时研磨多片基板。此外，基板研磨装置10亦可是基板112的研磨面铅直向上的装置(面朝上方式的装置)，亦可是基板112的研磨面朝向水平的装置。基板研磨装置10不限于CMP装置。
此外，在可解决上述问题的至少一部分的范围，或可达到效果的至少一部分的范围内，权利要求及说明书记载的各元件可任意组合或省略。
符号说明
10 基板研磨装置
20 控制部
30 存储部
40 阀门
100 旋转台
101 台旋转轴
102 研磨垫
103 台旋转机构
104 第一开口部
105 第二开口部
110 研磨头
111 头旋转轴
112 基板
113 头旋转机构
114 头上下移动机构
120 研磨液吐出机构
121 气缸
122 活塞
123 液体保持空间
124 清洗液供给口
130 驱动机构
131 驱动用流体供给机构
132 传感器
133 驱动用流体供给管线
140 旋转接头
141 供给路径
142 排出路径
150 清洗液供给源
151 清洗液供给管线
160 研磨液充填机构
161 手臂
162 喷嘴
200 O形环
201 第二气缸
202 第二活塞
203 底板
204 流体流入空间
205 弹簧
301 第一磁铁
302 凹部
303 第二磁铁
500 电动驱动机构
501 导板
502 电源
600 研磨液

Claims (17)

1.一种基板研磨装置，具有：
研磨头，该研磨头用于保持基板；
旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；
研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于所述旋转台；及
控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，
所述基板研磨装置的特征在于，所述研磨液吐出机构具有：
第一气缸；
第一活塞，该第一活塞的材质为磁性体；
底板，该底板的材质为磁性体；及
驱动机构，该驱动机构驱动所述第一活塞，
所述第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述第一气缸及所述第一活塞规定，
所述控制部控制所述驱动机构对所述第一活塞的驱动，以使所述液体保持空间的容积增减。
2.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述驱动机构包含驱动用流体供给机构，该驱动用流体供给机构通过驱动用流体的压力来驱动所述第一活塞。
3.如权利要求2所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述驱动用流体是气体或液体。
4.如权利要求2所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述驱动用流体是气体或液体，
所述基板研磨装置进一步具备：
头上下移动机构，该头上下移动机构用于将所述基板朝向所述旋转台按压；
第二开口部，该第二开口部设于所述旋转台的表面；
驱动用流体供给管线，该驱动用流体供给管线连通所述驱动用流体供给机构与所述第二开口部；及
阀门，该阀门设于所述驱动用流体供给管线，并被所述控制部控制，
在所述头上下移动机构使所述研磨头向上部移动时，所述控制部控制所述阀门，以从所述第二开口部吐出所述驱动用流体。
5.如权利要求2所述的基板研磨装置，其特征在于，
具备传感器，该传感器测定所述驱动用流体的流量或所述驱动用流体的压力，
所述控制部基于所述传感器的测定值来控制所述驱动机构。
6.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述驱动机构包含电动驱动机构。
7.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
具备旋转接头，该旋转接头连接于所述驱动机构，
经由所述旋转接头对所述驱动机构供给动力。
8.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
在所述旋转台设有多个第一开口部，该多个第一开口部与同一个所述液体保持空间连通。
9.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
设有多个所述研磨液吐出机构。
10.如权利要求1所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述基板研磨装置进一步具备存储部，该存储部存储液体吐出类型，
所述控制部依据所述液体吐出类型来控制所述驱动机构。
11.一种基板研磨装置，具有：
研磨头，该研磨头用于保持基板；
旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；
研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于所述旋转台；及
控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，
所述基板研磨装置的特征在于，所述研磨液吐出机构具有：
第一气缸；
第一活塞；及
驱动机构，该驱动机构驱动所述第一活塞，
所述第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述第一气缸及所述第一活塞规定，
所述控制部控制所述驱动机构对所述第一活塞的驱动，以使所述液体保持空间的容积增减，
所述基板研磨装置进一步具备研磨液充填机构，该研磨液充填机构用于经由所述第一开口部向所述液体保持空间充填研磨液。
12.一种基板研磨装置，具有：
研磨头，该研磨头用于保持基板；
旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；
研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于所述旋转台；及
控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，
所述基板研磨装置的特征在于，所述研磨液吐出机构具有：
第一气缸；
第一活塞；及
驱动机构，该驱动机构驱动所述第一活塞，
所述第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述第一气缸及所述第一活塞规定，
所述控制部控制所述驱动机构对所述第一活塞的驱动，以使所述液体保持空间的容积增减，
所述驱动机构包含驱动用流体供给机构，该驱动用流体供给机构通过驱动用流体的压力来驱动所述第一活塞，
所述驱动机构具有：
第二气缸；及
第二活塞，该第二活塞连接于所述第一活塞，
所述驱动用流体供给机构构成为，通过所述驱动用流体的压力驱动所述第二活塞，从而间接地驱动所述第一活塞。
13.一种基板研磨装置，具有：
研磨头，该研磨头用于保持基板；
旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；
研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于所述旋转台；及
控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，
所述基板研磨装置的特征在于，所述研磨液吐出机构具有：
第一气缸；
第一活塞；及
驱动机构，该驱动机构驱动所述第一活塞，
所述第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述第一气缸及所述第一活塞规定，
所述控制部控制所述驱动机构对所述第一活塞的驱动，以使所述液体保持空间的容积增减，
所述驱动机构包含驱动用流体供给机构，该驱动用流体供给机构通过驱动用流体的压力来驱动所述第一活塞，
所述基板研磨装置进一步具有施力机构，当所述驱动用流体的压力增加时，该施力机构向与所述第一活塞的驱动方向相反的方向对所述第一活塞施力。
14.如权利要求13所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述施力机构是弹簧。
15.一种基板研磨装置，具有：
研磨头，该研磨头用于保持基板；
旋转台，该旋转台在表面设有第一开口部；
研磨液吐出机构，该研磨液吐出机构设于所述旋转台；及
控制部，该控制部至少控制研磨液吐出机构，
所述基板研磨装置的特征在于，所述研磨液吐出机构具有：
第一气缸；
第一活塞；及
驱动机构，该驱动机构驱动所述第一活塞，
所述第一开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述第一气缸及所述第一活塞规定，
所述控制部控制所述驱动机构对所述第一活塞的驱动，以使所述液体保持空间的容积增减，
所述研磨液吐出机构具有清洗液供给口，该清洗液供给口与所述液体保持空间连通，
所述基板研磨装置进一步具备清洗液供给管线，该清洗液供给管线连接于所述清洗液供给口，并将从清洗液供给源供给的清洗液经由所述清洗液供给口而供给至所述液体保持空间。
16.一种研磨液吐出方法，是基板研磨装置的研磨液吐出方法，该研磨液吐出方法的特征在于，包含以下工序：
准备旋转台的工序，该旋转台具有气缸与活塞，并且在该旋转台的表面设有用于吐出研磨液的开口部；
将所述开口部与液体保持空间连通，该液体保持空间由所述气缸与所述活塞规定，并从所述开口部向所述液体保持空间充填研磨液的工序；及
通过驱动所述活塞，挤压充填于所述液体保持空间的研磨液，而从所述开口部吐出研磨液的工序。
17.如权利要求16所述的研磨液吐出方法，其特征在于，
向所述液体保持空间充填研磨液的所述工序包含以下工序：
从与所述旋转台相对的位置朝向所述开口部供给研磨液的工序；及
在供给研磨液的所述工序之后，或是在供给研磨液的所述工序的至少一部分期间驱动所述活塞，使所述液体保持空间的容积增大的工序。
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