TW202112490A - 研磨頭、具備該研磨頭之研磨裝置、及使用該研磨裝置之研磨方法 - Google Patents

Abstract

本案係在面朝上式之研磨裝置中，不經由旋轉接頭而將充分量之液體供給至基板，其中一個實施形態為揭示以基板110之被研磨面朝上的方式保持基板110之研磨裝置1000用的研磨頭200。研磨頭200具備：設於研磨頭200之旋轉軸桿240周圍，用於容納液體之液體貯存部230；設於液體貯存部230上部，用於將液體注入液體貯存部230之液體注入口270；設於液體貯存部230下部，用於從液體貯存部230排出液體之液體排出口260；及用於將藉由液體貯存部230所容納之液體經由液體排出口260而壓送之壓送部250。

Description

研磨頭、具備該研磨頭之研磨裝置、及使用該研磨裝置之研磨方法

本發明係關於一種研磨頭、具備該研磨頭之研磨裝置、及使用該研磨裝置之研磨方法。本申請案依據2019年6月12日申請之日本專利申請編號第2019-109718號而主張優先權。包含日本專利申請編號第2019-109718號之說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的全部揭示內容以參照之方式整個援用於本申請案。

在半導體加工工序中使用之基板研磨裝置的一種為CMP（Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨）裝置。CMP裝置依基板之被研磨面朝向的方向，大致上可區分為「面朝上式（基板之被研磨面朝上的方式）」與「面朝下式（基板之被研磨面朝下的方式）」。

專利文獻1（日本特開平10-15823號公報）中記載有在面朝上式之CMP裝置中，在基板上供給研磨液時，需要供給超過原本需要之量的研磨液用於研磨的內容。因此，專利文獻1（特別是參照圖1（a））係揭示面朝上式之CMP裝置，且經由設於可自轉之研磨頭的貫穿孔而在被研磨面上供給研磨液之CMP裝置。

專利文獻2（日本特開平11-135463號公報）中亦揭示有面朝上式之CMP裝置。專利文獻2揭示從位於筒狀之可自轉的研磨體本體上方之噴嘴供給研磨液至研磨體本體，並從形成於安裝在研磨體本體下端側之研磨墊的供給孔供給研磨液至基板之CMP裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-15823號公報 [專利文獻2]日本特開平11-135463號公報

（發明所欲解決之問題）

專利文獻1中並未明示關於研磨液之供給源與研磨頭之連接的具體構成。但是，為了在設於旋轉體之研磨頭的貫穿孔中供給研磨液，需要設置旋轉接頭（或是具有與旋轉接頭同等功能之零件或部分：以下，簡稱為旋轉接頭。）。

研磨液通過旋轉接頭中時，因為與研磨液之化學反應，會造成旋轉接頭內部之零件變質。再者，研磨液通過旋轉接頭中時，藉由研磨液中包含之研磨粒會造成旋轉接頭內部的零件磨損。旋轉接頭之變質及/或磨損除了會使研磨液的供給不穩定之外，還會引起研磨液洩漏。因此，宜定期更換旋轉接頭。但是，更換旋轉接頭時需要費用（材料費及人事費等）。此外，由於零件更換作業中需要停止裝置的運轉，因此零件更換作業會造成裝置的活動率降低。

另外，用於CMP裝置之研磨液也有不含研磨粒者（無研磨粒研磨液）。此時，不致於因研磨粒造成零件的磨損。但是，即使使用無研磨粒研磨液時，因為與研磨液反應仍會造成零件變質。

另外，因為專利文獻2之CMP裝置的構成之前提為從研磨體本體之上方側經由噴嘴而在研磨體本體上供給研磨液、藥劑及/或洗淨液等液體（以下簡稱為液體），並從形成於研磨墊之供給孔藉由重力將液體供給至基板，所以液體對基板之供給速度有限度。由於專利文獻2之CMP裝置從噴嘴供給超過限度量之液體時會溢流在研磨體本體，因此無法供給大量液體，結果，有可能不利於改善研磨速度等之裝置性能。

上述問題不限於CMP裝置，凡是面朝上式之研磨裝置都會產生此種問題。因此，本申請案之一個目的為在面朝上式之研磨裝置中，不經由旋轉接頭而將充分量之液體供給至基板。 （解決問題之手段）

本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，係用於以基板之被研磨面朝上的方式而保持基板的研磨裝置，且具備：液體貯存部，其係設於研磨頭之旋轉軸的周圍，用於容納液體；液體注入口，其係設於液體貯存部上部，用於將液體注入液體貯存部；液體排出口，其係設於液體貯存部下部，用於從液體貯存部排出液體；及壓送部，其係用於將藉由液體貯存部所容納之液體經由液體排出口而壓送。

以下，參照圖式說明本發明一個實施形態。不過，使用之圖式係模式圖。因此，圖示之零件的大小、位置及形狀等會與實際裝置之大小、位置及形狀等不同。圖1係一個實施形態之研磨裝置1000的前視圖。以下，將圖1中之左右方向設為X方向（紙面右側為正），將垂直於紙面之方向設為Y方向（紙面近端側為正），並將上下方向設為Z方向（紙面上側為正）。

圖1之研磨裝置1000係面朝上式的CMP裝置。不過，只要是使用研磨液、藥劑及/或洗淨液等之液體的面朝上式之研磨裝置，研磨裝置1000亦可不是CMP裝置。此處所謂面朝上式之研磨裝置，係以基板之被研磨面朝上的方式保持基板之研磨裝置，且係使用研磨墊來研磨基板之研磨裝置。研磨裝置1000具備：平台100、基板加壓部150、研磨頭200及液體供給噴嘴300。研磨裝置1000進一步具備用於控制研磨裝置1000之各元件的控制部400。

平台100係用於可裝卸地支撐基板110之基板支撐機構的一例，且係為了支撐須研磨之基板110，並在研磨中使基板110不致偏差地保持而設。在平台100之上面可裝卸地支撐基板110。平台100不僅支撐整個基板110之被支撐面（背面），亦可局部支撐基板110的被支撐面。基板加壓部150設於基板110之下側，並以對研磨頭200按壓基板110之方式構成。基板110亦可係圓形，亦可係角形，亦可係其他形狀。基板加壓部150亦可對1個基板110而具有複數個。

研磨頭200設於夾著基板110而與平台100相對的位置。在研磨頭200之下面可裝卸地安裝研磨墊500。研磨裝置1000進一步具備旋轉機構610。旋轉機構610可以軸桿240為中心而使研磨頭200旋轉。此處，研磨頭200之旋轉軸係Z方向。另外，本說明書中所謂「軸桿」，是指「藉由旋轉而傳達動力之機械式的零件（實際存在的零件）」之用語，所謂「旋轉軸」，是指「成為旋轉運動中心之直線（數學上或假設上的直線）」之用語。研磨裝置1000進一步具備使研磨頭200在Z方向移動，用於吸收基板110之厚度差異的上下移動機構630。藉由上下移動機構630使研磨頭200下降，而將研磨墊500之下面按壓於基板110的上面。在將研磨墊500按壓於基板110之狀態下，藉由使研磨頭200旋轉來研磨基板110。圖1係構成上下移動機構630使研磨頭200上下驅動，不過亦可構成藉由使平台100上下移動，而使基板110上下移動，而將基板110之上面接觸於研磨墊500。

研磨裝置1000宜進一步具備用於使研磨頭200水平移動之水平移動機構640。在基板110之研磨中，藉由水平移動機構640使研磨頭200移動，可研磨基板110之寬廣區域。另外，圖1之水平移動機構640係構成使研磨頭200在X方向移動。但是，水平移動機構640亦可係使研磨頭200在X方向及/或Y方向移動之機構。此外，圖1係構成使研磨頭200對基板110水平移動，不過亦可係藉由驅動平台100而使基板110對研磨頭200水平移動。藉由使基板110與研磨頭200相對地水平移動，可研磨比研磨墊500大之基板110的全面，並抑制研磨量不均。

在研磨頭200之下面亦可設有用於調整研磨墊500與基板110間之按壓力的氣囊（無圖示）。在研磨頭200之下面設有氣囊時，亦可不設基板加壓部150。圖1之例係圖示的基板110比研磨墊500大。但是，亦可採用研磨墊500比基板110大之構成。研磨頭200亦可比平台100大，亦可比其小。此處，所謂基板110、研磨墊500、研磨頭200及平台100之大小，是指從上方或下方觀看此等時之面積，亦即XY平面上的投影面積。

設置液體供給噴嘴300是為了將保持於液體源310之研磨液、藥劑及/或洗淨液等液體供給至研磨裝置1000。更詳細而言，液體供給噴嘴300係以從研磨頭200上部將液體滴下或流下液體貯存部230之方式設置。液體源310只需是構成研磨裝置1000之一部分的要素即可。亦可追加或替代地使用與研磨裝置1000獨立設置之液體源310。研磨裝置1000宜具備用於調整從液體供給噴嘴300供給之液體量的流量調整機構320。流量調整機構320亦可藉由控制部400來控制。圖1係1個液體源310連接於1個液體供給噴嘴300。亦可取代為將複數個液體源310連接於1個液體供給噴嘴300。將複數個液體源310連接於1個液體供給噴嘴300時，可從1個液體供給噴嘴300供給複數種類之液體。再者，液體供給噴嘴300數不限於1個。設置複數個液體供給噴嘴300時，亦可將1個或複數個分開獨立之液體源310連接於各個液體供給噴嘴300。另外，設置複數個液體供給噴嘴300時，亦可將1個液體源310連接於複數個液體供給噴嘴300。

液體供給噴嘴300不藉由旋轉機構610旋轉。換言之，即使在旋轉機構610使研磨頭200旋轉中，液體供給噴嘴300仍不致藉由旋轉機構610而旋轉。因此，從液體源310供給液體至液體貯存部230時，液體不通過旋轉之零件內部。因而，採用圖1之構成時，不需要在研磨裝置1000中設置旋轉接頭。特別是用於FPD（平面顯示器(Flat Panel Display)）等大型基板（例如，大型玻璃基板）用之CMP裝置時，係假設面朝上地固定大型基板，而以小直徑之研磨墊進行研磨。此時，因為研磨墊小，所以為了縮短研磨時間而使研磨頭200高速旋轉。於是，旋轉接頭受到研磨液中所含之研磨粒的影響，在短期間即到達使用壽命，研磨裝置1000之維修繁雜，而採用本實施形態時，由於不需要設置旋轉接頭，因此可減輕研磨裝置1000之維修的負擔。不過，圖1之構成中不應排除增設旋轉接頭（例如，為了將用於冷卻研磨墊500之冷卻水循環供給至在研磨頭200下部且與研磨墊500之研磨面平行而設的流路內所設之旋轉接頭）的構成。

液體供給噴嘴300亦可構成藉由上下移動機構630及/或水平移動機構640而移動。使液體供給噴嘴300藉由上下移動機構630及/或水平移動機構640移動之方式構成時，使液體供給噴嘴300追隨研磨頭200之平行移動容易。另外，液體供給噴嘴300亦可構成不藉由上下移動機構630及/或水平移動機構640而移動。藉由使液體供給噴嘴300與上下移動機構630及/或水平移動機構640彼此獨立，裝置之設計自由度提高，且液體源310更換容易。另外，亦可與上下移動機構630及水平移動機構640分開獨立地設置用於使液體供給噴嘴300移動之移動機構。

圖2係一個實施形態之研磨裝置1000的俯視圖。如圖2所示，研磨裝置1000可具備複數個（本實施形態係4個）研磨頭200。複數個研磨頭200亦可藉由旋轉機構610同步地旋轉，亦可分別獨立地藉由旋轉機構610而旋轉。複數個研磨頭200可藉由水平移動機構640而在X方向及/或Y方向移動。

其次，使用圖3詳細說明液體貯存部230。圖3係一個實施形態之研磨頭200的前視剖面圖。研磨頭200包含設於研磨頭200之軸桿240周圍用於容納液體之液體貯存部230。具體而言，研磨頭200包含：在中央具有開口之板狀的基體210；及設於基體210之開口周圍的側壁220。在基體210之下面可裝卸地安裝研磨墊500。在研磨墊500中央，對應於基體210之開口的位置，形成直徑比基體210之開口稍大的墊孔502。在研磨頭200之軸桿240的下端安裝有板狀之凸緣242。液體貯存部230包含藉由基體210之開口部、側壁220、及凸緣242所包圍的空間，並在該空間保持液體而構成。側壁220形成在頂部具有開口之半圓狀。具體而言，側壁220包含：具有第一內徑α之第一側壁222；及具有比第一內徑α小之第二內徑β，並比第一側壁222設於上部之第二側壁224。液體貯存部230係以下部之內徑比上部的內徑寬，及/或從上部朝向下部而內徑變寬之方式形成。側壁220之形狀若為圓錐狀、角錐狀等隨著移向上部而徑向之距離變小的形狀時，則不限於半圓狀。

研磨頭200包含設於液體貯存部230上部，用於將液體注入液體貯存部230之液體注入口270。具體而言，在形成半圓狀之側壁220的頂部形成有包圍軸桿240之環狀開口，該開口成為液體注入口270。此外，研磨頭200包含設於液體貯存部230下部，用於從液體貯存部230排出液體之液體排出口260。液體排出口260在液體貯存部230下部之外周部，具體而言，在凸緣242之外周部均等地設置複數個。此外，研磨頭200包含用於將藉由液體貯存部230而容納之液體經由液體排出口260而壓送的壓送部250。圖3之實施形態係一體地形成基體210、側壁220、軸桿240、凸緣242、及壓送部250。

圖4係一個實施形態之研磨頭的俯視圖。如圖3及圖4所示，壓送部250包含在液體貯存部230之內部安裝於研磨頭200之軸桿240的葉輪252。葉輪252之葉片的基端部安裝於軸桿240，前端部伸展於徑向外側。具體而言，葉輪252之葉片對虛線R指示之放射方向，係以指定之角度θ傾斜於與研磨頭200之旋轉方向（圓弧狀箭頭P）相反側。角度θ只需考慮研磨頭200之旋轉速度、研磨頭200之尺寸、從液體供給噴嘴300供給之液體性質、及須供給至研磨墊500之研磨面的液體量等各種參數來決定即可。例如，θ係比5°大，比85°小之值。本實施形態之葉輪252設有8片葉片，不過葉輪252之葉片片數及形狀可考慮壓送液體之功能而任意設定。此外，亦可不使葉輪252之葉片傾斜而在放射方向伸展。液體排出口260在凸緣242之外周部形成於對應於葉輪252之葉片前端部的位置。液體排出口260連通液體貯存部230之內部與研磨墊500之墊孔502。液體排出口260之數量及形狀可考慮經由液體排出口260而壓送液體的功能來任意設定。

從液體供給噴嘴300供給，並藉由液體貯存部230容納之液體藉由壓送部250壓送，並經由液體排出口260而流入墊孔502。具體而言，在研磨基板110中研磨頭200旋轉。藉由液體貯存部230所容納之液體，隨研磨頭200（軸桿240）之旋轉，而藉由旋轉之葉輪252經由液體排出口260壓送，並通過墊孔502到達研磨墊500的研磨面。藉由研磨頭200之旋轉，而到達研磨墊500之研磨面的液體朝向研磨頭200之徑向外側受力。因此，在基板110研磨中液體可移動至研磨頭200之徑向外側。採用本實施形態時，壓送部250將液體貯存部230內部之液體強制地向研磨面排出，因為液體供給為不倚賴重力之構造，所以可將大流量之液體供給至研磨面。在研磨墊500之研磨面，為了使液體流向徑向外側，亦可形成放射狀、同心圓狀、XY方向之格柵狀、或此等之任意組合的溝（更具體而言，係日本特願2018-132231號之圖27、28的溝359之例，研磨墊係在其研磨墊352之中央部形成本實施例之墊孔502者）、或是波紋（Dimple）狀的凹部。

基板110研磨中，供給至液體貯存部230之液體暴露於離心力之下。因而，液體貯存部230需要形成液體不至於因離心力而溢出的形狀。具體而言，本實施形態係將液體貯存部230之形狀形成內徑從上至下變寬，並藉由離心力將液體擠壓至下方之液體排出口260的構造。藉此，可防止液體因離心力而從液體貯存部230溢出。特別是用於FPD（平面顯示器(Flat Panel Display)）等大型基板用之CMP裝置時，係假設面朝上地固定大型基板，而以小直徑之研磨墊進行研磨。此時，因為研磨墊小，所以為了縮短研磨時間而使研磨頭200高速旋轉。於是，強大之離心力施加於液體貯存部230內部之液體，液體可能會從液體貯存部230溢出，不過採用本實施形態之液體貯存部230的形狀時，可防止液體因離心力而溢出。此外，因為重力亦作用於液體，所以採用本實施形態所示之液體貯存部230的形狀時，藉由與離心力之合力，液體流入設於液體貯存部230之底面外周部的液體排出口260。

其次，說明研磨頭200之另外實施形態。圖5係一個實施形態之研磨頭的前視剖面圖。關於與圖3所示之研磨頭200同樣的構成省略其說明。如圖5所示，研磨頭200進一步包含與液體排出口260連通之空間232。具體而言，空間232係設於液體貯存部230之下側的空間，且係藉由與墊孔502大致相同直徑而形成於基體210中央之開口所形成的空間。此外，本實施形態之研磨頭200的軸桿240係中空。壓送部250包含：通過軸桿240內部之驅動軸桿254；及設於空間232，而與驅動軸桿254結合之葉輪256。驅動軸桿254可與軸桿240之旋轉獨立地使葉輪256旋轉。葉輪256可包含從驅動軸桿254朝向徑向外側而伸展的複數片葉片。複數片葉片可沿著驅動軸桿254之周方向以指定間隔設置。複數片葉片例如一般離心泵浦之葉輪，可以用於朝向徑向外側壓送空間232內部之液體的任意形狀及構造而構成。以下，係以朝向徑向外側壓送空間232內部之液體的葉輪256為例做說明，不過葉輪256不限於此。例如，葉輪256可包含朝向基板110壓送空間232內部之液體的螺旋槳之形狀及構造。

藉由驅動軸桿254使葉輪256旋轉時，空間232內部之液體在基板110與研磨墊500之間朝向徑向外側壓送。藉此，當空間232之內部形成負壓時，供給至液體貯存部230之液體經由液體排出口260朝向空間232流動。如此，壓送部250將藉由液體貯存部230所容納之液體經由液體排出口260而壓送至研磨墊500的研磨面。另外，壓送部250係使葉輪256旋轉並藉由離心力將液體送到研磨面，並以藉此所產生之負壓可吸入液體貯存部230中之液體的構造，不過，只要是發揮同樣作用者，亦可採用不同之構成。此外，葉輪256包含如螺旋槳之形狀及構造時，藉由驅動軸桿254使葉輪256旋轉時，空間232內部之液體朝向基板110壓送而與基板110碰撞，結果，與上述同樣地在基板110與研磨墊500之間朝向徑向外側壓送。

此外，採用本實施形態時，由於驅動軸桿254可使葉輪256與軸桿240之旋轉獨立地旋轉，因此可壓送與研磨頭200之旋轉獨立地供給至液體貯存部230的液體。例如，假設在研磨頭200未旋轉，或是以低速旋轉之狀態下，欲在研磨墊500之研磨面上供給大量液體的情況。此時，例如圖3所示之實施形態，考慮到因為對保持於液體貯存部230之液體不太施加有離心力，所以液體供給倚賴重力，而液體未能充分地普及於研磨墊500的研磨面。另外，採用本實施形態時，即使在研磨頭200未旋轉，或是以低速旋轉狀態下，藉由使驅動軸桿254與研磨頭200之旋轉獨立地旋轉，可將保持於液體貯存部230之液體大量供給至研磨墊500的研磨面。

其次，說明研磨頭200之另外實施形態。圖6係一個實施形態之研磨頭的前視剖面圖。如圖6所示，驅動軸桿254可藉由驅動馬達255而旋轉驅動。此外，驅動軸桿254經由軸承257而保持於軸桿240。此外，在軸桿240之中空部分與空間232之間設有用於防止液體侵入軸桿240之中空部分的密封構件259。另外，圖5之實施形態中亦可具備：驅動馬達255、軸承257、及密封構件259。

係壓送部250利用負壓從液體貯存部230吸入液體之構成時，包含壓送部250之空間232需要隨時以液體充滿，因而須對液體排出口260不斷地流入液體。但是，對於來自液體供給噴嘴300之液體的流入量，當壓送部250之液體的吸入量少時，液體會從液體貯存部230溢出。換言之，壓送部250需要調整輸出而不使液體貯存部230溢出，且隨時以液體充滿液體排出口260。因此，研磨裝置1000亦可具備用於監視液體是否從液體貯存部230溢出，及是否以液體充滿液體排出口260的液面監視裝置700。液面監視裝置700係可測量保持於液體貯存部230內部之液體的液面水準之裝置。圖3、圖5之實施形態中亦可具備液面監視裝置700。

控制部400依據液面監視裝置700之測量值控制壓送部250之驅動輸出，可以來自液體供給噴嘴300之液體流入量與壓送部250的吸入量隨時相等之方式進行調整。此外，藉由控制部400控制流量調整機構320時，亦可將流量調整機構320之流量或其時間變化量使用於壓送部250的控制。因為本實施形態係假設壓送部250係位於研磨墊500中央，並從壓送部250之外周部對研磨面供給液體者，所以研磨墊500成為環狀，不過研磨墊500之形狀亦可係環狀以外之不同形狀。

其次，圖7顯示使用圖3說明之研磨頭200研磨基板110時的流程圖。圖7係說明一個實施形態之研磨方法的流程圖。為了方便說明，在流程圖開始時，基板110與研磨墊500不接觸，且液體貯存部230中實質地並未存在液體。

本實施形態之研磨方法藉由上下移動機構630或水平移動機構640而使研磨墊500接觸於基板110的上面（步驟710）。藉由基板110塞住墊孔502，將液體注入液體貯存部230時，使液體貯存部230變成以液體充滿之狀態。繼續，研磨方法係從液體供給噴嘴300使液體流入液體貯存部230（步驟712）。繼續，研磨方法藉由驅動（旋轉）軸桿240而驅動（旋轉）壓送部250及研磨頭200，而將液體貯存部230中之液體供給至研磨面並且開始研磨（步驟714）。

繼續，研磨方法藉由水平移動機構640使研磨頭200在水平方向（X方向及/或Y方向）移動，改變基板110的研磨位置，並在整個基板110之研磨完成前反覆進行研磨（步驟720）。研磨方法於整個基板110之研磨完成後（步驟720，是），從基板110拉開研磨墊500（步驟722）。繼續，研磨方法藉由使軸桿240之驅動停止而使壓送部250及研磨頭200的旋轉停止而結束研磨（步驟724）。繼續，研磨方法停止從液體供給噴嘴300流入液體（步驟726）。藉此，液體貯存部230中之液體藉由重力全部排出變成空。

其次，圖8、圖9顯示使用圖6說明之研磨頭200來研磨基板110時的流程圖。圖8、圖9係說明一個實施形態之研磨方法的流程圖。為了方便說明，在流程圖開始時，基板110與研磨墊500不接觸，且液體貯存部230中實質地並未存在液體。

本實施形態之研磨方法藉由上下移動機構630或水平移動機構640使研磨墊500接觸於基板110的上面（步驟810）。藉由基板110堵住包含壓送部250之空間232的開口，將液體注入液體貯存部230時，包含壓送部250之空間232變成以液體充滿的狀態。繼續，研磨方法使液體從液體供給噴嘴300流入液體貯存部230（步驟812）。繼續，研磨方法使用液面監視裝置700在液體貯存部230中之液面到達基準位置之前等待（步驟814）。此處所謂基準位置，係液體不致從液體貯存部230溢出，且包含壓送部250之空間232及液體排出口260以液體充滿，而可確保充分液量之液面位置。

繼續，研磨方法驅動（旋轉）壓送部250而將液體貯存部230中之液體供給至研磨面（步驟816）。繼續，研磨方法使研磨頭200旋轉而開始研磨（步驟818）。另外，步驟818係在步驟816之後，不過亦可大致同時執行。繼續，研磨方法依據液面監視裝置700之測量結果控制壓送部250的輸出，並進行調整使液體貯存部230中之液面隨時維持基準位置（步驟820）關於步驟820之詳情，使用圖9說明於後。

繼續，研磨方法藉由水平移動機構640使研磨頭200在水平方向（X方向及/或Y方向）移動，改變基板110的研磨位置，並在整個基板110之研磨完成前反覆進行步驟820（步驟830）。研磨方法於整個基板110之研磨完成後（步驟830，是），從基板110拉開研磨墊500（步驟832）。繼續，研磨方法使研磨頭200之旋轉停止而結束研磨（步驟834）。繼續，研磨方法使壓送部250之旋轉停止，停止對研磨面供給液體（步驟836）。繼續，研磨方法停止從液體供給噴嘴300流入液體（步驟838）。藉此，液體貯存部230中之液體藉由重力全部排出變成空。

其次，就在步驟820之壓送部250的輸出控制使用圖9做說明。研磨方法使用液面監視裝置700測量液體貯存部230中之液面位置（步驟821）。繼續，研磨方法將在步驟821所測量之液面位置與基準位置做比較（步驟823）。液面與基準位置相等，亦即液面在基準位置時（步驟823，是），因為壓送部250之輸出為維持現狀，所以直接結束。

研磨方法於液面不在基準位置時（步驟823，否），因為需要控制輸出所以進入步驟825。研磨方法比較在步驟821所測量之液面位置是否比基準位置低（步驟825）。研磨方法於步驟821所測量之液面位置比基準位置低時（步驟825，是），因為壓送部250之液體排出量超過液體供給噴嘴300的流入量，所以進入步驟829，降低壓送部250之輸出（步驟829）。藉此，因為減少來自液體貯存部230之排出量，所以液面位置上升。

另外，研磨方法於步驟821所測量之液面位置比基準位置高時（步驟825，否），因為壓送部250之液體排出量並未趕上來自液體供給噴嘴300之流入量，所以進入步驟827，提高壓送部250之輸出（步驟827）。藉此，因為來自液體貯存部230之液體的排出量增加，所以液面位置下降。基本之壓送部250的輸出控制流程如上，不過，亦可在研磨中調整流量調整機構320，當至液體貯存部230之流入量變化時，使其變化量反應到壓送部250的控制。例如，流入量增加時，預測液體貯存部230中之液面上升，無須等待液面監視裝置700之反饋，可事先進行使壓送部250之輸出上升的控制。

可在圖7、圖8、圖9之流程圖中追加步驟；將圖7、圖8、圖9之流程圖所示的步驟以另外步驟替代；及刪除圖7、圖8、圖9之流程圖所示的步驟。例如，設有用於使液體供給噴嘴300移動之移動機構時，亦可在研磨墊500的移動之前、與研磨墊500之移動同時、或是在研磨墊500的移動之後，追加使液體供給噴嘴300移動至液體注入口270上部的步驟。其他例亦可在步驟832之後追加藉由修整器（無圖示）修整研磨墊500的步驟。此外，亦可並非控制部400而是由使用者手動控制各元件。研磨頭200之上下移動、水平移動及/或旋轉未必需要藉由上下移動機構630、水平移動機構640及/或旋轉機構610來進行。研磨裝置1000具備用於使平台100上下移動及/或水平移動的移動機構時，步驟810及步驟832亦可藉由平台100用之移動機構來執行。例如，研磨頭200亦可藉由與研磨裝置1000獨立之致動器等而移動或旋轉。特別之例亦可由使用者使研磨頭200移動或旋轉。亦可按照圖7、圖8、圖9之流程圖所示的方法以外之方法來執行研磨。

以上，係說明若干本發明之實施形態，不過上述發明之實施形態係為了容易理解本發明者，而並非限定本發明者。本發明在不脫離其旨趣範圍內可變更、改良，並且本發明中當然包含其等效物。此外，在可解決上述問題之至少一部分的範圍，或是可達到效果之至少一部分的範圍內，申請專利範圍及說明書記載之各元件可任意組合或省略。

本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，係用於以基板之被研磨面朝上的方式而保持基板的研磨裝置，且具備：液體貯存部，其係設於研磨頭之旋轉軸桿的周圍，用於容納液體；液體注入口，其係設於液體貯存部上部，用於將液體注入液體貯存部；液體排出口，其係設於液體貯存部下部，用於從液體貯存部排出液體；及壓送部，其係用於將藉由液體貯存部所容納之液體經由液體排出口而壓送。

該研磨頭作為一例而達到不經由旋轉接頭而可將充分量之液體供給至基板的效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，其中液體貯存部係以從上部朝向下部而內徑變寬的方式形成。

該研磨頭作為一例而達到可防止液體貯存部內部之液體藉由離心力而溢出的效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，其中液體排出口係設於液體貯存部下部之外周部。

該研磨頭作為一例而達到可藉由離心力使液體貯存部內部之液體流入液體排出口的效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，其中壓送部包含在液體貯存部之內部安裝於研磨頭之旋轉軸桿的葉輪。

該研磨頭作為一例而達到因為壓送部成為將液體貯存部內部之液體強制地向研磨面排出，液體供給不倚賴重力之構造，所以可將大流量之液體供給至研磨面的效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，其中進一步包含與液體排出口連通之空間，研磨頭之旋轉軸桿係中空，壓送部包含：驅動軸桿，其係通過研磨頭之旋轉軸桿的內部；及葉輪，其係設於空間內，並與驅動軸桿結合。

該研磨頭作為一例而達到可與研磨頭之旋轉獨立地將保持於液體貯存部之液體大量供給至研磨頭的研磨面之效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨裝置，係具備：基板支撐機構，其係用於在上面可裝卸地支撐基板；上述任何一項之研磨頭，其係與基板支撐機構相對而設；及液體供給噴嘴，其係用於經由研磨頭之液體注入口而將液體供給至液體貯存器。

藉由該揭示內容明瞭適用若干實施形態之研磨頭的裝置。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨方法，係使用上述之研磨裝置，且包含以下步驟：使安裝於研磨頭下面之研磨墊接觸於基板；從液體供給噴嘴供給液體至液體貯存部；及使壓送部驅動。

該研磨方法作為一例而達到可不經由旋轉接頭而將充分量之液體供給至基板的效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨方法，係使用上述之研磨裝置，且包含以下步驟：與驅動壓送部之步驟獨立地使研磨頭旋轉；及控制壓送部之驅動。

該研磨方法作為一例而達到可與研磨頭之旋轉獨立地將保持於液體貯存部之液體大量供給至研磨墊的研磨面之效果。

再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨方法，其中控制壓送部之驅動的步驟包含以下步驟：測量供給至液體貯存部之液體的液面位置；比較液體之液面位置與基準位置；依液體之液面位置與基準位置的比較結果，維持、提高、或降低壓送部之驅動輸出。

該研磨方法作為一例而達到避免液體從液體貯存部溢出，且以液體充滿包含壓送部之空間及液體排出口，並可確保充分液量之效果。

100:平台 110:基板 150:基板加壓部 200:研磨頭 210:基體 220:側壁 222:第一側壁 224:第二側壁 230:液體貯存部 232:空間 240:軸桿 242:凸緣 250:壓送部 252:葉輪 254:驅動軸桿 256:葉輪 257:軸承 259:密封構件 260:液體排出口 270:液體注入口 300:液體供給噴嘴 310:液體源 320:流量調整機構 352:研磨墊 359:溝 400:控制部 500:研磨墊 502:墊孔 610:旋轉機構 630:上下移動機構 640:水平移動機構 700:液面監視裝置 1000:研磨裝置 α:第一內徑 β:第二內徑 θ:角度

圖1係一個實施形態之研磨裝置的前視圖。 圖2係一個實施形態之研磨裝置的俯視圖。 圖3係一個實施形態之研磨頭的前視剖面圖。 圖4係一個實施形態之研磨頭的俯視圖。 圖5係一個實施形態之研磨頭的前視剖面圖。 圖6係一個實施形態之研磨頭的前視剖面圖。 圖7係說明一個實施形態之研磨方法的流程圖。 圖8係說明一個實施形態之研磨方法的流程圖。 圖9係說明一個實施形態之研磨方法的流程圖。

110:基板

200:研磨頭

210:基體

220:側壁

222:第一側壁

224:第二側壁

230:液體貯存部

240:軸桿

242:凸緣

250:壓送部

252:葉輪

260:液體排出口

270:液體注入口

300:液體供給噴嘴

500:研磨墊

502:墊孔

α:第一內徑

β:第二內徑

Claims (9)

1. 一種研磨頭，係用於以基板之被研磨面朝上的方式而保持前述基板的研磨裝置，且具備： 液體貯存部，其係設於前述研磨頭之旋轉軸桿的周圍，用於容納液體； 液體注入口，其係設於前述液體貯存部上部，用於將液體注入前述液體貯存部； 液體排出口，其係設於前述液體貯存部下部，用於從前述液體貯存部排出液體；及 壓送部，其係用於將藉由前述液體貯存部所容納之液體經由前述液體排出口而壓送。
2. 如請求項1之研磨頭，其中前述液體貯存部係以從上部朝向下部而內徑變寬的方式形成。
3. 如請求項1或2之研磨頭，其中再者，本申請案之一個實施形態揭示一種研磨頭，其中前述液體排出口係設於前述液體貯存部下部之外周部。
4. 如請求項1~3中任一項之研磨頭，其中前述壓送部包含在前述液體貯存部之內部安裝於前述研磨頭之旋轉軸桿的葉輪。
5. 如請求項1~3中任一項之研磨頭，其中進一步包含與液體排出口連通之空間， 前述研磨頭之旋轉軸桿係中空， 前述壓送部包含：驅動軸桿，其係通過前述研磨頭之旋轉軸桿的內部；及葉輪，其係設於前述空間內，並與前述驅動軸桿結合。
6. 一種研磨裝置，係具備： 基板支撐機構，其係用於在上面可裝卸地支撐基板； 請求項1~5中任一項之研磨頭，其係與前述基板支撐機構相對而設；及 液體供給噴嘴，其係用於經由前述研磨頭之前述液體注入口而將液體供給至前述液體貯存器。
7. 一種研磨方法，係使用請求項6之研磨裝置，且包含以下步驟： 使安裝於前述研磨頭下面之研磨墊接觸於前述基板； 從前述液體供給噴嘴供給液體至前述液體貯存部；及 使前述壓送部驅動。
8. 如請求項7之研磨方法，其中包含以下步驟： 使用引用請求項5的請求項6之研磨裝置； 與驅動前述壓送部之步驟獨立地使前述研磨頭旋轉；及 控制前述壓送部之驅動。
9. 如請求項8之研磨方法，其中控制前述壓送部之驅動的步驟包含以下步驟： 測量供給至前述液體貯存部之液體的液面位置； 比較前述液體之液面位置與基準位置； 依前述液體之液面位置與前述基準位置的比較結果，維持、提高、或降低壓前述送部之驅動輸出。

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