TW201924860A - 基板研磨裝置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本案的一個目的在於，在用於研磨四邊形的基板的基板研磨裝置中，提高研磨的均勻性。本案提供一種用於四邊形的基板的基板研磨裝置，具有：平臺；安裝於平臺，用於支撐基板的基板支撐機構；用於安裝研磨墊，並且研磨頭機構與平臺相對的研磨頭機構；用於對研磨頭機構進行軌道驅動的軌道驅動機構；基板支撐機構具有：底板；設於底板的板流路；基板研磨裝置，該基板研磨裝置與板流路連接，並且基板支撐室分別對基板獨立地施加鉛直方向的力，施加於基板的鉛直方向的力與基板支撐室的內部壓力對應。

Description

基板研磨裝置及研磨方法
本案涉及基板研磨裝置及研磨方法。
在半導體裝置的製造工序中，為了使基板的表面平坦化，使用化學機械研磨（CMP，Chemical Mechanical Polishing）裝置。用於半導體裝置的製造的基板大多數情況下為圓板形狀。但是，近年，作為基板有使用四邊形的基板的情況。作為四邊形的基板的示例，除了通常的矽基板以外，還列舉各種基板，例如CCL基板（Copper Clad Laminate基板/覆銅板基板），PCB（Printed Circuit Board/印刷電路板）基板以及光罩基板等。因此，對使四邊形的基板平坦化的要求提高。
[先前技術文獻]
[專利文獻1]: 日本特開2003-48149號公報
[專利文獻2]: 日本特開2008-110471號公報
[專利文獻3]: 日本特開2005-271111號公報
（發明所欲解決之問題）
如今，一邊使研磨台以及基板的雙方旋轉一邊對基板進行研磨的“旋轉式”的CMP裝置被廣泛使用。但是，在使用旋轉式的CMP裝置而對四邊形的基板進行研磨的情況下，由於在基板的角部以及/或緣部集中負荷，因此有時會在基板的角部以及/或緣部發生過度研磨。另外，在使用旋轉式的CMP裝置對四邊形的基板進行研磨的情況下，有時在基板的中央部分發生研磨不足。尤其是，在四邊形的基板為大型的情況下，基板的角部以及/或緣部與中心部之間的研磨量的差容易增大。在此，本申請的目的在於，在用於對四邊形的基板進行研磨的基板研磨裝置中，使研磨的均勻性提高。
（解決問題之手段）
在本申請中，作為一實施方式，提供一種用於四邊形的基板的基板研磨裝置，具有：平臺；安裝於平臺，用於支撐基板的基板支撐機構；用於安裝研磨墊，並且研磨頭機構與平臺相對的研磨頭機構；用於對研磨頭機構進行軌道驅動的軌道驅動機構；基板支撐機構具有：底板；設於底板的板流路；基板研磨裝置，該基板研磨裝置與板流路連接，並且基板支撐室分別對基板獨立地施加鉛直方向的力，施加於基板的鉛直方向的力與基板支撐室的內部壓力對應。進一步地，本申請中，作為一實施方式，公開了一種使基板支撐室分別將與內部壓力對應的鉛直方向的力施加到基板的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置與一邊使研磨台以及基板的雙方旋轉一邊研磨基板的“旋轉式”的CMP裝置不同，由於不使基板旋轉地進行研磨，因此不容易引起負荷向基板的角部以及/或緣部集中。另外，該基板研磨裝置能夠局部地控制基板與研磨墊之間的按壓力。因此，該基板裝置作為一例，能夠獲得使四邊形的基板的研磨的均勻性提高的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種使多個基板支撐室的至少一個利用形成於底板的凹部劃定的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，獲得容易使安裝基板的面成為平坦的面的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種多個基板支撐室的至少一個由安裝於底板的彈性墊形成，安裝於底板的彈性墊至少能夠沿鉛直方向伸縮的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得能夠抑制來自基板支撐室的流體發生洩漏的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種多個基板支撐室配置為對基板的角部以及/或緣部、除了基板的角部以及/或緣部以外的部分獨立地施加鉛直方向的力的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得消除基板的中央部分的研磨不足的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種多個基板支撐室的整體外形是與基板相似的四邊形的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得容易使基板支撐室沿基板的角部以及/或緣部配置的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種研磨頭機構具有：研磨頭主體部；頭流路，頭流路設於研磨頭主體部；多個研磨墊支撐室，多個研磨墊支撐室設置為與研磨墊的背面相對，並且研磨墊支撐室分別與頭流路連接，研磨墊支撐室的各自的內部壓力與其他研磨墊支撐室的內部壓力彼此獨立的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得能夠擴大可控制的按壓力的範圍的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種研磨頭機構以及軌道驅動機構構成為，在研磨頭機構被進行軌道驅動期間，基板的研磨面的全部的點總是與研磨墊接觸的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得在基板的研磨面的全部的點使研磨時間相同的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種基板研磨裝置還具有與板流路連接的壓力控制機構的基板研磨裝置。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得能夠控制基板支撐室的內部壓力的效果。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種基板研磨裝置，該基板研磨裝置用於研磨四邊形的基板，基板研磨裝置具有：平臺，平臺用於直接或間接地支撐基板；研磨頭機構，研磨頭機構用於安裝研磨墊，並且研磨頭機構與平臺相對；軌道驅動機構，軌道驅動機構用於對研磨頭機構進行軌道驅動；研磨頭機構具有：研磨頭主體部；頭流路，頭流路設於研磨頭主體部；多個研磨墊支撐室，多個研磨墊支撐室設置為與研磨墊的背面相對，並且研磨墊支撐室分別與頭流路連接，研磨墊支撐室的各自的內部壓力與其他研磨墊支撐室的內部壓力彼此獨立。
該基板研磨裝置作為一例，能夠獲得即便不在基板支撐機構設置室，也能夠進行按壓力的局部控制的效果。需要說明的是，除了該結構以外，進一步地，並沒有排除在基板支撐機構設置室。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種多個研磨墊支撐室利用安裝於研磨頭主體部的彈性墊形成，安裝於研磨頭主體部的彈性墊至少能夠沿鉛直方向伸縮的所記載的基板研磨裝置。
根據該公開內容，對研磨墊支撐室的詳細進行說明。
進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種基板研磨裝置，該基板研磨裝置用於研磨四邊形的基板，基板研磨裝置具有：平臺，平臺用於直接或間接地支撐基板；研磨頭機構，研磨頭機構用於安裝研磨墊，並且研磨頭機構與平臺相對；軌道驅動機構，軌道驅動機構用於對研磨頭機構進行軌道驅動；頭上下移動機構，頭上下移動機構用於使研磨頭機構進行上下移動；控制部；控制部將控制軌道驅動機構控制成對研磨頭機構進行軌道驅動，控制部在研磨頭機構被進行軌道驅動期間，將控制頭上下移動機構控制成增減基板與研磨墊之間的按壓力。進一步地，在本申請中，作為一實施方式，公開了一種研磨方法，該研磨方法為四邊形的基板的研磨方法，研磨方法為保持基板，使設於研磨頭的研磨墊與被保持的基板滑動接觸，並且對研磨頭進行軌道驅動而對基板進行研磨，在基板的研磨中，利用用於使研磨頭上下移動的頭上下移動機構，對研磨墊對於基板的按壓力進行調整。
該基板研磨裝置以及研磨方法作為一例，能夠獲得在基板的整個區域獲得所期望的研磨率的效果。
＜第一實施方式＞
圖1是示意性表示第一實施方式的基板研磨裝置100的圖。圖1A是基板研磨裝置100的俯視圖。圖1B是基板研磨裝置100的主視圖。此外，以下將圖1A的左右方向作為X方向，圖1A的上下方向作為Y方向，圖1B的上下方向作為Z方向（鉛直方向）進行說明。
基板研磨裝置100是用於對四邊形狀的基板130進行研磨的裝置。基板研磨裝置100具有：平臺110；安裝於平臺110，用於支撐基板130的基板支撐機構120。在圖1的示例中，作為基板支撐機構120設有底板121。底板121載置於平臺110的上表面。只要能夠研磨基板130，基板130的支撐方法可以是任意方法。同樣，只要能夠研磨基板130，底板121的安裝方法可以是任意方法。
基板研磨裝置100還具有與平臺110相對配置的研磨頭機構140。研磨頭機構140還稱作“研磨頭”。研磨頭機構140為了安裝研磨墊150而設置。在基板130的研磨中，研磨墊150與基板130滑動接觸。基板研磨裝置100還具有用於對研磨頭機構140進行軌道驅動的軌道驅動機構160。基板研磨裝置100還具有用於使研磨頭機構140上升以及下降的頭上下移動機構170。
較佳的是，基板研磨裝置100具有在XY平面內用於使研磨頭機構140平行移動的機構。在圖1的示例中，設置有沿X方向驅動研磨頭機構140的X方向線性致動器180、沿Y方向驅動研磨頭機構140的Y方向線性致動器181。通過使研磨頭機構140構成為能夠平行移動，能夠調整後述軌道驅動的中心位置。另外，通過使研磨頭機構140構成為能夠平行移動，容易在裝置的維護時使研磨頭機構140向規定的位置退避，例如向用於修整研磨墊150的位置退避。
另外，基板研磨裝置100能夠具有用於控制各種構成機構的控制部190。進一步地，基板研磨裝置100也可以具有用於存儲各種控制條件的存儲部191。此外，為了方便圖示，在圖1A中，未圖示將控制部190與其他要素（除了存儲部191以外）連接起來的控制線。
圖1的示例的底板121形成為從上部觀察時比基板130大的四邊形狀。換言之，底板121形成為從下部觀察時能夠完全覆蓋基板130。進一步地，圖1的示例的平臺110形成為從上部觀察時比底板121大的四邊形狀。換言之，平臺110形成為從下部觀察時能夠完全覆蓋底板121。需要說明的是，平臺110以及底板121的大小以及形狀不限於圖示結構。例如在從上部觀察的情況下的底板121的大小也可以比基板130小。平臺110以及底板121也可以是除了四邊形以外的形狀，例如在從上部觀察時也可以是圓形等形狀。
在圖1的示例中，平臺110經由底板121間接地支撐基板130。因此，即便在應研磨的基板130的大小以及/或形狀變化的情況下，也能夠通過僅更換底板121而支撐新的基板130。另外，通過使用底板121，能夠降低研磨墊150與平臺110接觸的可能性。作為與圖1的示例不同的構造，能夠採用平臺110直接支撐基板130的構造。在平臺110直接支撐基板130的構造中，由於不使用底板121，因此能夠減少使用的部件的個數。部件點數的減少能夠減少組裝誤差以及/或製造成本。
研磨頭機構140配置在平臺110的上部。更詳細而言，研磨頭機構140配置為：研磨頭機構140的下表面，即粘貼研磨墊150的面與平臺110相對。研磨頭機構140的下表面與基板130的形狀同樣地，較佳從上部觀察時構成為四邊形狀。另外，研磨墊150也與基板130的形狀同樣地，較佳從上部觀察時構成為四邊形狀。但是，研磨頭機構140以及研磨墊150能夠構成為除了四邊形狀以外的形狀，例如從上部觀察時構成為圓形狀等。另外，研磨頭機構140也可以具有研磨頭主體部220以及流體供給線221（參照圖2）。
研磨頭機構140在研磨頭機構140的上表面的中央部分與軌道驅動機構160連接。軌道驅動機構160是以研磨頭機構140的XY平面內的軌跡成為圓的方式驅動研磨頭機構140的機構。此外，例如在裝置整體從水準傾斜配置的情況等下，X軸以及/或Y軸也一起傾斜。軌道驅動機構160構成為限制以軌道驅動機構160與研磨頭機構140的連接位置為中心的研磨頭機構140的旋轉，即研磨頭機構140的自轉。以下，將該軌跡在XY平面內成為圓的研磨頭機構140的運動，並且研磨頭機構140不自轉的運動稱作“（研磨頭機構140的）軌道驅動”。
研磨頭機構140與用於使研磨頭機構140上升以及下降的頭上下移動機構170連接。在圖1的示例中，頭上下移動機構170經由軌道驅動機構160與研磨頭機構140連接。需要說明的是，頭上下移動機構170的構造不限於圖1所示的構造。
控制部190通過控制頭上下移動機構170，能夠使基板130與研磨墊150接觸，以及解除基板130與研磨墊150的接觸。另外，控制部190既能夠保持基板130與研磨墊150接觸的狀態，又能控制頭上下移動機構170，使基板130與研磨墊150之間的按壓力增減。因此，能夠使基板的研磨率成為所期望的研磨率。
在對研磨頭機構140進行軌道驅動時，通過控制基板130與研磨墊150之間的按壓力，能夠根據研磨頭機構140的位置控制研磨率。例如作為由於製造誤差等的原因，在某一瞬間的研磨率與其他瞬間相比變化的情況下，通過以使該瞬間的按壓力增減的方式進行控制，能夠對研磨率的變化進行補償。例如在圖1中，僅在研磨頭機構140位於最右側的情況（圖1A的情況）下研磨率降低的情況下，能夠以使研磨頭機構140位於最右側時的按壓力增加的方式控制基板研磨裝置100。另外，在研磨頭機構140的大小比基板130的大小小的情況下，能夠以使研磨墊150與基板130上的特定的點接觸的情況的按壓力增加/減少，而研磨墊150不與特定的點接觸的情況的按壓力減少/增加的方式進行控制。
為了控制按壓力，頭上下移動機構170也可以根據預先存儲於存儲部191的控制條件控制。能夠在基板130的研磨中或研磨後通過測定器（未圖示）對基板130整體的或局部的研磨率（或研磨量）進行測定，回饋研磨率的測定結果，對研磨率的變動進行補償。進一步地，頭上下移動機構170也可以使用輸入部（未圖示）並根據由使用者輸入的條件進行控制。
在此，在研磨頭機構140的軌道驅動的半徑大的情況下，研磨頭機構140會從基板130大幅突出。在突出量大的情況下，使研磨墊150向基板130按壓時，研磨頭機構140可能傾斜，而使負荷在基板130的角部以及/或緣部集中。為了防止由於研磨頭機構140傾斜而導致的負荷的集中，較佳由剛體構成研磨頭機構140、軌道驅動機構160等基板研磨裝置100的部件，而降低各部件的撓曲以及部件間的遊隙。另一方面，也可以通過在研磨頭機構140設置萬向接頭機構（未圖示）以及彈簧或致動器等負荷控制構造（未圖示），來防止研磨頭機構140的傾斜。
通過減小軌道驅動的半徑，並減小研磨頭機構140的突出量，能夠防止研磨頭機構140的傾斜。需要說明的是，在軌道驅動的半徑極小的情況下，難以使研磨頭機構140的軌道驅動的速度增大。另外，在軌道驅動的半徑極小的情況下，由於研磨墊150的局部凹凸等，可能導致基板130的研磨的均勻性降低。較佳的是，考慮到各種條件，例如上述研磨頭機構140的傾斜、研磨頭機構140的驅動速度以及要求的均勻性等來決定軌道驅動的半徑。
參照圖2對研磨頭機構140以及軌道驅動機構160的詳細進行說明。圖2是研磨頭機構140以及軌道驅動機構160等正面剖視圖。也如圖1所示，軌道驅動機構160與頭上下移動機構170連接。頭上下移動機構170具有殼體200、保持於殼體200內的線性致動器201。線性致動器201能夠使軌道驅動機構160上下移動。代替線性致動器201，而能夠使用氣缸或電動機等。
軌道驅動機構160具有電動機箱210、電動機211、主曲軸212、輔助曲軸213。電動機箱210與線性致動器201連接。電動機211設於電動機箱210的內部。主曲軸212的一端經由接頭214與電動機211的軸連接。主曲軸212的另一端與研磨頭機構140（更詳細而言，後述研磨頭主體部220）的上表面的中心連接。另外，在主曲軸212與研磨頭機構140的連接部位，未進行主曲軸212的制動。換言之，主曲軸212構成為能夠空轉。主曲軸212與研磨頭機構140的連接可以是嵌合（特別是間隙配合）的連接，也可以是使用了軸承等的連接。
輔助曲軸213的一端與電動機箱210的下表面連接。另外，在輔助曲軸213與電動機箱210的連接部位，不進行輔助曲軸213的制動。輔助曲軸213的另一端與主曲軸212不干涉地連接在研磨頭機構140（更詳細而言，後述研磨頭主體部220）的上表面。另外，在輔助曲軸213與研磨頭機構140的連接部位，不進行輔助曲軸213的制動。另外，輔助曲軸213的曲軸半徑構成為與主曲軸212的曲軸半徑相同。在圖2中輔助曲軸213僅圖示一個，也可以設置多個輔助曲軸。
控制部190（圖2未圖示）構成為能夠控制線性致動器201以及電動機211。
在圖2的結構中，在通過控制部190的控制來驅動電動機211時，其動力通過主曲軸212向研磨頭機構140傳遞。其結果是，研磨頭機構140以在XY面內的軌跡成為圓的方式（公轉的方式）驅動。另外，通過使主曲軸212不制動，並且，存在輔助曲軸213，來限制研磨頭機構140的自轉。因此，利用電動機211，來進行研磨頭機構140的軌道驅動。
研磨頭機構140的至少一部分也可以由研磨頭主體部220以及流體供給線221構成。流體供給線221是用於向研磨頭主體部220的內部供給大氣、研磨液、藥液以及/或清洗水等流體的配管。被供給的流體從設於研磨頭主體部220的下表面的貫通孔222朝向研磨墊150（即基板130的研磨面）排出。另外，較佳以與貫通孔222對應的方式在研磨墊150設置貫通孔223。
參照圖3對利用軌道驅動機構160的研磨頭機構140（研磨頭主體部220）的軌道驅動的樣子進行說明。圖3是表示研磨頭機構140的軌道驅動從圖1A逆時針前進3/8周的狀態的基板研磨裝置100的俯視圖。從圖1A到圖3間的軌道驅動的軌跡由圖3中的實線箭頭表示。由於研磨頭機構140的自轉被限制，因此在軌道驅動間，研磨頭機構140的朝向保持一定。根據以上說明的結構，某一瞬間的基板130與研磨頭機構140之間的周速在基板130上的所有部分相同。因此，本實施方式的基板研磨裝置100能夠提高基板130的研磨的均勻性。
在研磨頭機構140的軌道驅動間，較佳以基板130的研磨面的所有的點總是與研磨墊150接觸的方式構成研磨頭機構140以及軌道驅動機構160。由於基板130的上表面的所有的點總是與研磨墊150接觸地構成裝置，因此對於基板130上的所有的點，能夠使研磨時間相同。
在基板130的研磨面，也可以以存在與研磨墊150暫時非接觸的點的方式構成研磨頭機構140以及軌道驅動機構160。同樣，在基板130的研磨面，也可以以存在與研磨墊150總是非接觸的點的方式構成研磨頭機構140以及軌道驅動機構160。作為一例，列舉了研磨頭機構140的大小比研磨的基板130的大小小的情況。在基板130的研磨面存在與研磨墊150暫時或總是非接觸的點意味著，根據基板130上的位置而研磨時間不同。通過在基板130的研磨面存在與研磨墊150暫時或總是非接觸的點的方式構成裝置，能夠增加基板130上的特定的位置（例如研磨不足的位置等）的研磨時間，而減少除此以外的位置的研磨時間。
在本實施方式的基板研磨裝置100中，基板130本身不旋轉。因此，在本實施方式的基板研磨裝置100中，考慮與旋轉式的CMP裝置不同，而難以引起負荷向四邊形的基板130的角部以及/或緣部集中。因此，本實施方式的基板研磨裝置100能夠進一步提高四邊形的基板130的研磨的均勻性。另外，在本實施方式中，與旋轉式的CMP裝置不同，不需要設置大型的轉向台。因此，本實施方式的基板研磨裝置100的佔用面積能夠比旋轉式的CMP裝置的佔用面積小。
能夠使用除了圖2所示的結構以外的結構的軌道驅動機構160。圖4是表示軌道驅動機構160的其他一例的立體圖。軌道驅動機構160具有主電動機400。主電動機400由控制部190控制。主電動機400的軸與Z軸平行設置。在主電動機400的軸連接有與XY平面平行延伸的小臂410。在小臂410的另一端設有輔助電動機420。輔助電動機420構成為能夠使研磨頭機構140（研磨頭主體部220）旋轉。輔助電動機420的軸與Z軸平行設置。圖4的軌道驅動機構160整體呈曲軸形狀。在圖4所示的結構中，在驅動主電動機400時，研磨頭機構140開始進行圓運動。在圖4所示的結構中，主電動機400與輔助電動機420之間的XY平面內的距離劃定圓運動的半徑。輔助電動機420通過向與利用主電動機400進行的研磨頭機構140的圓運動的方向的相反方向，並且以與圓運動的週期相同的週期使研磨頭機構140旋轉，能夠抵消研磨頭機構140的自轉。通過使主電動機400與輔助電動機420協動，實現研磨頭機構140的軌道驅動。
能夠將X方向線性致動器180以及Y方向線性致動器181用作軌道驅動機構160。例如通過以滿足以下所示的條件式的方式控制X方向線性致動器180以及Y方向線性致動器181，能夠實現研磨頭機構140的軌道驅動。
條件式的示例：Xhead =Rcos（ωt），並且，Yhead =Rsin（ωt）
在此，Xhead 是研磨頭機構140的代表點（例如研磨頭主體部220的中心點）的X座標，Yhead 是研磨頭機構140的代表點的Y座標，R是軌道驅動的半徑，ω是軌道驅動的角頻率，t是經過時間。
在將X方向線性致動器180以及Y方向線性致動器181用作軌道驅動機構160的情況下，研磨頭機構140的軌道驅動通過在XY平面內的平行移動而實現。因此，在將X方向線性致動器180以及Y方向線性致動器181用作軌道驅動機構160的情況下，不會引起研磨頭機構140的自轉。因此，在該情況下，不需要設置限制研磨頭機構140的自轉的機構（例如輔助曲軸213或輔助電動機420）。
以上所述的其他示例中，能夠使用各種方式的軌道驅動機構160。例如也可以將電動機、齒輪以及/或軸承等機構組合，而構成軌道驅動機構160。
＜第二實施方式＞
在第二實施方式中，為了使研磨的均勻性比前述的第一實施方式進一步提高，對能夠局部地控制基板130與研磨墊150之間的按壓力的基板研磨裝置100進行說明。
圖5是本實施方式的基板支撐機構120的圖。圖5A是基板支撐機構120的俯視圖。圖5B是基板支撐機構120的正面剖視圖。另外，在圖5B中，基板130由想像線（雙點劃線）圖示。
本實施方式的基板支撐機構120具有：底板121、設於底板121的板流路520、連接於板流路520的多個基板支撐室510。進一步，較佳以使基板130不在XY平面內移動的方式，將用於保持基板130的側面的保持器530設於底板121的上部。在此，在保持器530與研磨墊150接觸時，保持器530會磨損。因此，較佳的是，以基板130的厚度的一半以上從保持器530的最上部突出的方式，構成保持器530。根據較佳實施方式，能夠防止研磨中的基板130的偏離，並且能夠防止保持器530的磨損。
此外，在設置保持器530的情況下，基板130被由底板121中的被保持器530包圍的部分（由保持器530劃定的區域）支撐。即，由保持器530包圍的部分的大小與基板130的面積大致相等。因此，也可以設置以由保持器530包圍的部分的大小（更詳細地為該部分的投影面積）為基準，設置研磨頭機構140的大小（更詳細而言，研磨頭機構140的粘貼研磨墊150的部分的投影面積）。例如通過使研磨頭機構140構成為比由保持器530包圍的部分大，能夠在研磨頭機構140的軌道驅動之間，使基板130的研磨面的所有的點總是與研磨墊150接觸。例如通過使研磨頭機構140比由保持器530包圍的部分小，能夠在研磨頭機構140的軌道驅動間，在基板130上存在與研磨墊150暫時或總是非接觸的點。
基板支撐室510設置為與基板130的背面相對。基板支撐室510的各自的內部壓力與其他的基板支撐室510的內部壓力彼此獨立。基板支撐室510分別能夠對於基板130獨立施加鉛直方向的力。另外，施加在基板130的鉛直方向的力與基板支撐室510的內部壓力對應。基板支撐室510的整體的外形從上方觀察時與基板130相似，並且，較佳以比基板130小的形狀，構成基板支撐室510。通過使基板130構成為與基板支撐室510的外形相似的形狀，容易使基板支撐室510沿基板130的角部以及/或緣部配置。在圖5的示例中，基板支撐室510的整體的外形成為從上方觀察時比基板130稍小的四邊形狀。進一步地，基板支撐室510配置為至少能夠對於基板130的角部以及/或緣部、除了基板130的角部以及/或緣部以外的部分獨立地施加鉛直方向的力。
在此，基板130的緣部作為一例，可以是距離基板130的邊緣20釐米以內、10釐米以內、5釐米以內、1釐米以內或0.5釐米以內的區域。作為其他例，基板130的緣部能夠在距離基板130的緣（1/4*Lsubstrate ）以內、（1/5*Lsubstrate ）以內、（1/10*Lsubstrate ）以內、（1/20*Lsubstrate ）以內、（1/50*Lsubstrate ）以內或（1/100*Lsubstrate ）以內的區域。需要說明的是，Lsubstrate 為基板130的邊的長度。在基板130具有不同的長度的邊的情況下，Lsubstrate 也可以是各自的邊的長度的平均值。另外，作為一例，基板130的角部能夠在基板130的一個緣部與基板130的其他一個緣部重合的區域。作為其他一例，基板130的角部能夠在距離基板130的角規定的距離以內的區域。進一步地，“基板130的角部以及/或緣部以外的部分”能夠另稱作“基板130的中央部分”。
以下，對基板支撐室510的詳細進行說明。在圖5中，在底板121的被基板130支撐的面形成有多個凹部。各自的凹部獨立形成，這些凹部劃定基板支撐室510。在圖5的示例中，形成有第一基板支撐室510A、第二基板支撐室510B、第三基板支撐室510C、第四基板支撐室510D以及第五基板支撐室510E。在基板130支撐於底板121上時，基板130覆蓋各個基板支撐室510的開口部分。在各個基板支撐室510與基板130之間，也可以設置例如O型環等密封部件（未圖示）。
第一基板支撐室510A設置在底板121中的與基板130的中央部分相當的部分（在圖5的示例中為底板121的中央）。第一基板支撐室510A較佳在從上方觀察時與基板130相似，並且，比基板130小的形狀。圖5的第一基板支撐室510A是從上方觀察時比基板130小的四邊形狀。
從上方觀察時，第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E分別成為梯形。在圖5的示例中，以包圍第一基板支撐室510A的方式配置第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E。換言之，第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E各自的長度短的底邊與第一基板支撐室510A各自的邊相對。第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E分別設置在底板121中的與基板130的緣部相當的部分。
基板支撐室510分別與設於底板121的內部的板流路520（圖5中，第一板流路520A、第二板流路520B、第三板流路520C、第四板流路520D以及第五板流路520E）的一端連通。板流路520分別在另一端側與壓力控制機構500連通。
壓力控制機構500是控制基板支撐室510的內部壓力的機構。在圖5中，泵501以及閥502構成壓力控制機構500。具體而言，在圖5中，第一泵501A、第二泵501B、第三泵501C、第四泵501D以及第五泵501E分別與第一基板支撐室510A～第五基板支撐室510E連接。在各個泵501與各個基板支撐室510之間設有閥502（第一閥502A、第二閥502B、第三閥502C、第四閥502D以及第五閥502E）。圖5的示例的壓力控制機構500能夠使第一基板支撐室510A～第五基板支撐室510E的內部壓力成為分別不同的壓力。此外，壓力控制機構500可以是對基板支撐室510進行加壓的機構，也可以是減壓的機構，也可以是加壓以及減壓的機構。壓力控制機構500也可以被控制部190控制。
在圖5的結構中，在利用第一泵501A使第一基板支撐室510A的內部壓力比大氣壓高的情況下，基板130的中央部分承受鉛直向上的力。在提高內部壓力時，基板130的中央部分受到的鉛直向上的力增強。另一方面，在使第一基板支撐室510A的內部壓力比大氣壓低的情況下，基板130的中央部分承受鉛直向下的力。在降低內部壓力時，基板130的中央部分受到的鉛直向下的力增強。同樣，根據第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E的各自的內部壓力，基板130的各個緣部承受鉛直向上或向下的力。
在基板130中的比其他基板支撐室高壓的基板支撐室510的上方存在的部分比其他部分強地按壓研磨墊150。即，根據本實施方式的結構，能夠局部地控制基板130與研磨墊150之間的按壓力。例如在基板130的中央部分的研磨不足的情況下，通過使第一基板支撐室510A的壓力比第二基板支撐室510B～第五基板支撐室510E的壓力高，能夠消除基板130的中央部分的研磨不足。
此外，圖5所示的結構僅為一例。基板支撐室510的個數、大小以及形狀也可以任意設置。在圖5中，基板支撐室510設置作為底板121的一部分。但是，底板121和基板支撐室510也可以是個別獨立的部件。在圖5中，板流路520僅設於底板121的內部。但是，也可以在平臺110的內部進一步設置流路。不需要將各個板流路520完全獨立。也可以以從一個主流路向多個副流路延伸的方式構成板流路520。壓力控制機構500只要能夠控制基板支撐室510的壓力，也可以是任意結構。例如能夠在泵501與板流路520之間設置調節器。作為其他例，也可以使一個泵501與多個板流路520連接。
參照圖6對基板支撐室510的變形例進行說明。圖6A是具有彈性墊600的基板支撐機構120的俯視圖。圖6B是具有彈性墊600的基板支撐機構120的正面剖視圖。另外，在圖6B中，基板130由想像線（雙點劃線）圖示。
在圖5的示例中，底板121直接支撐基板130。另一方面，在圖6的示例，在底板121的上部安裝有彈性墊600。彈性墊600至少能夠沿鉛直方向伸縮。基板130支撐於彈性墊600的上表面。另外，在圖6的示例中，以基板130不會在XY平面內移動的方式，將用於保持基板130的側面的保持器610設於底板121的上部。保持器610較佳構成為不僅保持基板130，還保持彈性墊600的側面。較佳的是，以從保持器610的最上部突出基板的厚度的一半以上的方式構成保持器610。
在彈性墊600的內部設有多個空間。這些空間劃定多個基板支撐室510。換言之，多個基板支撐室510由彈性墊600形成。在圖6的示例中，設有兩個基板支撐室510（第一基板支撐室510A’以及第二基板支撐室510B’）。第一基板支撐室510A’設於與基板130的中央部分相當的位置。從上方觀察時，第一基板支撐室510A’的形狀為四邊形狀。第二基板支撐室510B’設於第一基板支撐室510A’的周圍。從上方觀察時，第二基板支撐室510B’的形狀為四邊形狀。與圖5的示例同樣地，基板支撐室510分別與板流路520（第一板流路520A’以及第二板流路520B’）的一端連接。在板流路520的另一端連接有壓力控制機構500。壓力控制機構500具有第一泵501A’、第二泵501B’、第一閥502A’以及第二閥502B’。
彈性墊600根據基板支撐室510的各自的壓力，沿鉛直方向局部地膨脹或縮小。因此，在基板130中的比其他基板支撐室高壓的基板支撐室510的上方存在的部分比其他部分強地對研磨墊150按壓。如以上說明，在圖6的示例中，能夠局部地控制基板130與研磨墊150之間的按壓力。
如圖5所示，在將形成於底板121的凹部用作基板支撐室510的情況下，由於底板121為剛體，因此考慮底板121的平坦性比較高。在圖6的示例中，考慮難以引起流體的洩漏。根據所要求的性能，較佳分開使用圖5的結構與圖6的結構。也能夠將圖5的結構與圖6的結構並用。
能夠在研磨頭機構140設置室。圖7是具有研磨墊支撐室710的研磨頭機構140的圖。圖7A是研磨頭機構140的正面剖視圖。圖7B是研磨頭機構140的仰視圖。在圖7A中，研磨墊150由想像線（雙點劃線）圖示。研磨墊支撐室710以與研磨墊150的背面相對的方式設置。
在研磨頭主體部220的下表面設有彈性墊700，研磨墊150與彈性墊700粘貼。彈性墊700至少能夠在鉛直方向上伸縮。在彈性墊700設有多個研磨墊支撐室710。在圖7的示例，設有三個研磨墊支撐室710（第一研磨墊支撐室710A、第二研磨墊支撐室710B以及第三研磨墊支撐室710C）。研磨墊支撐室710的各自的內部壓力與其他研磨墊支撐室710的內部壓力彼此獨立。第一研磨墊支撐室710A位於研磨頭主體部220的中央部分。第二研磨墊支撐室710B位於第一研磨墊支撐室710A的外側。第三研磨墊支撐室710C位於第二研磨墊支撐室710B的更外側。各個研磨墊支撐室710的外形為四邊形狀。在研磨頭主體部220的內部設有頭流路720。研磨墊支撐室710分別與頭流路720（第一頭流路720A、第二頭流路720B以及第三頭流路720C）的一端連接。在頭流路720的另一端連接有壓力控制機構730。圖7的壓力控制機構730是控制研磨墊支撐室710的內部壓力的機構。壓力控制機構730具有泵731（第一泵731A、第二泵731B以及第三泵731C）以及閥732（第一閥732A、第二閥732B以及第三閥732C）。
彈性墊700根據研磨墊支撐室710的各自的壓力，沿鉛直方向局部地膨脹或縮小。因此，研磨墊150中，在比其他研磨墊支撐室高壓的研磨墊支撐室710的上方存在的部分比其他部分強地對基板130按壓。因此，在圖7的示例中，能夠局部地控制基板130與研磨墊150之間的按壓力。通過單獨地使用圖7的結構，而不需要在基板支撐機構120設置室。另一方面，能夠將圖5以及/或圖6的結構與圖7的結構組合來控制按壓力。在將圖5以及/或圖6的結構與圖7的結構組合的情況下，能夠擴大可控制的按壓力的範圍。
以上，對幾個本案的實施方式進行了說明，上述發明的實施方式是為了容易理解本案而作出的，並不限定本案。本案在不脫離其趣旨的範圍內，能夠進行變更、改良，並且本案當然包括其等同物。另外，在能夠解決上述課題的至少一部分的範圍內，或能夠獲得效果的至少一部分的範圍內，能夠將請求項的範圍以及說明書所記載的各結構要素進行任意組合或省略。
100‧‧‧基板研磨裝置
110‧‧‧平臺
120‧‧‧基板支撐機構
121‧‧‧底板
130‧‧‧基板
140‧‧‧研磨頭機構
150‧‧‧研磨墊
160‧‧‧軌道驅動機構
170‧‧‧頭上下移動機構
180‧‧‧X方向線性致動器
181‧‧‧Y方向線性致動器
190‧‧‧控制部
191‧‧‧存儲部
200‧‧‧殼體
201‧‧‧線性致動器
210‧‧‧電動機箱
211‧‧‧電動機
212‧‧‧主曲軸
213‧‧‧輔助曲軸
214‧‧‧接頭
220‧‧‧研磨頭主體部
221‧‧‧流體供給線
222‧‧‧貫通孔
223‧‧‧貫通孔
400‧‧‧主電動機
410‧‧‧小臂
420‧‧‧輔助電動機
500‧‧‧壓力控制機構
501‧‧‧泵
502‧‧‧閥
510‧‧‧基板支撐室
520‧‧‧板流路
530‧‧‧保持器
600‧‧‧彈性墊
610‧‧‧保持器
700‧‧‧彈性墊
710‧‧‧研磨墊支撐室
720‧‧‧頭流路
730‧‧‧壓力控制機構
731‧‧‧泵
732‧‧‧閥
圖1A是基板研磨裝置的俯視圖。
圖1B是基板研磨裝置的主視圖。
圖2是研磨頭機構以及軌道驅動機構等正面剖視圖。
圖3是基板研磨裝置的俯視圖，表示研磨頭機構的軌道驅動的樣子的圖。
圖4是表示軌道驅動機構的其他一例的立體圖。
圖5A是基板支撐機構的俯視圖。
圖5B是基板支撐機構的正面剖視圖。
圖6A是具有彈性墊的基板支撐機構的俯視圖。
圖6B是具有彈性墊的基板支撐機構的正面剖視圖。
圖7A是具有研磨墊支撐室的研磨頭機構的正面剖視圖。
圖7B是具有研磨墊支撐室的研磨頭機構的仰視圖。

Claims (13)

  1. 一種基板研磨裝置，用於對四邊形的基板進行研磨，所述基板研磨裝置具有： 平臺； 基板支撐機構，安裝於所述平臺，用於支撐所述基板； 研磨頭機構，用於安裝研磨墊，並與所述平臺相對；以及 軌道驅動機構，用於對所述研磨頭機構進行軌道驅動， 其中所述基板支撐機構具有： 底板； 板流路，設於所述底板；及 複數個基板支撐室，設置為與所述基板的背面相對，並且所述基板支撐室分別與所述板流路連接，所述基板支撐室的各自的內部壓力與其他基板支撐室的內部壓力彼此獨立。
  2. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述基板支撐室分別將與內部壓力對應的鉛直方向的力向所述基板施加。
  3. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述多個基板支撐室的至少一個由形成於所述底板的凹部劃定。
  4. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中: 所述複數個基板支撐室的至少一個由安裝於所述底板的彈性墊形成， 安裝於所述底板的所述彈性墊至少能夠沿鉛直方向伸縮。
  5. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中: 所述複數個基板支撐室配置為對所述基板的角部及/或緣部、除了所述基板的角部及/或緣部以外的部分獨立地施加鉛直方向的力。
  6. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述複數個基板支撐室的整體外形是與所述基板相似的四邊形。
  7. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述研磨頭機構具有： 研磨頭主體部； 頭流路，設於所述研磨頭主體部；以及 複數個研磨墊支撐室，設置為與所述研磨墊的背面相對，並且所述研磨墊支撐室分別與所述頭流路連接，所述研磨墊支撐室的各自的內部壓力與其他研磨墊支撐室的內部壓力彼此獨立。
  8. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述研磨頭機構以及所述軌道驅動機構構成為，在所述研磨頭機構被進行軌道驅動期間，所述基板的研磨面的全部的點始終與所述研磨墊接觸。
  9. 如請求項1所述的基板研磨裝置，其中所述基板研磨裝置還具有與所述板流路連接的壓力控制機構。
  10. 一種基板研磨裝置，用於研磨四邊形的基板，所述基板研磨裝置具有： 平臺，用於直接或間接地支撐所述基板； 研磨頭機構，用於安裝研磨墊，並與所述平臺相對；以及 軌道驅動機構，用於對所述研磨頭機構進行軌道驅動， 其中所述研磨頭機構具有： 研磨頭主體部； 頭流路，設於所述研磨頭主體部；及 複數個研磨墊支撐室，設置為與所述研磨墊的背面相對，並且所述研磨墊支撐室分別與所述頭流路連接，所述研磨墊支撐室的各自的內部壓力與其他研磨墊支撐室的內部壓力彼此獨立。
  11. 如請求項10所述的基板研磨裝置，其中: 所述複數個研磨墊支撐室由安裝於所述研磨頭主體部的彈性墊形成， 安裝於所述研磨頭主體部的所述彈性墊至少能夠沿鉛直方向伸縮。
  12. 一種基板研磨裝置，用於研磨四邊形的基板，所述基板研磨裝置具有： 平臺，用於直接或間接地支撐所述基板； 研磨頭機構，用於安裝研磨墊，並且與所述平臺相對； 軌道驅動機構，用於對所述研磨頭機構進行軌道驅動； 頭上下移動機構，用於使所述研磨頭機構進行上下移動；以及 控制部， 其中，所述控制部將所述軌道驅動機構控制成對所述研磨頭機構進行軌道驅動，所述控制部在所述研磨頭機構被進行軌道驅動期間，將所述頭上下移動機構控制成增減所述基板與所述研磨墊之間的按壓力。
  13. 一種研磨方法，該研磨方法為四邊形的基板的研磨方法，包括: 保持基板， 使設於研磨頭的研磨墊與被保持的所述基板滑動接觸，並且對所述研磨頭進行軌道驅動而對所述基板進行研磨， 在所述基板的研磨中，利用用於使所述研磨頭上下移動的頭上下移動機構，對所述研磨墊對於所述基板的按壓力進行調整。
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