TWI757536B - 基板研磨裝置及基板研磨裝置之研磨液吐出方法 - Google Patents

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Abstract

在研磨液通過旋轉接頭內之基板研磨裝置中，需要實施旋轉接頭之維修。本發明揭示一種基板研磨裝置，其具有：用於保持基板之研磨頭；表面設有第一開口部之旋轉台；設於旋轉台之研磨液吐出機構；及至少控制研磨液吐出機構之控制部；研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動第一活塞之驅動機構，第一開口部與藉由第一氣缸及第一活塞而規定之液體保持空間連通，控制部控制驅動機構對第一活塞之驅動，使液體保持空間之容積增減。

Description

基板研磨裝置及基板研磨裝置之研磨液吐出方法
本發明係關於一種基板研磨裝置及基板研磨裝置之研磨液吐出方法。
一種用於半導體加工工序之基板研磨裝置係CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學機械研磨)裝置。具代表性之CMP裝置係在旋轉台(固定台)上安裝研磨墊，並在研磨頭中安裝有基板。CMP裝置係將基板從上方按壓於研磨墊，而且使旋轉台及研磨頭分別旋轉來研磨基板。通常，基板研磨中係在研磨墊上供給研磨液。用於一般CMP裝置之研磨液中包含二氧化矽(SiO2)及三氧化二鋁(Al2O3)等研磨粒。
一種研磨液之供給方法為從工作台下部供給研磨液的方法。日本特開2008-110471號公報(專利文獻1)中揭示有轉台上具備研磨液吐出口之基板研磨裝置。專利文獻1中記載之基板研磨裝置係經由設於轉台下方之旋轉接頭而供給研磨液。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-110471號公報
專利文獻1中記載之裝置係研磨液通過旋轉接頭內。因而，不但因為與研磨液之化學反應造成旋轉接頭內部的零件變質，也會因為研磨液中包含之研磨粒造成旋轉接頭內部的零件磨損。旋轉接頭中之零件變質及/或磨損，不但造成研磨液供給不穩定，也會引起研磨液洩漏。因此，專利文獻1中記載之裝置宜定期維修旋轉接頭。但是維修時需要花費用於更換零件之材料費及人事費用等。此外，由於維修作業中需要停止裝置運轉，因此，維修會造成裝置的作業效率降低。
另外，CMP裝置使用之研磨液也有不含研磨粒者(無研磨粒研磨液)。此時，零件不致受到研磨粒的磨損。但是，即使使用無研磨粒研磨液，零件仍然會因為與研磨液反應而發生變質。
因此，本案之目的為提供一種解決上述問題之至少一部分的基板研磨裝置及基板研磨裝置之研磨液吐出方法。
本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；研磨液吐出機構，其係設於旋轉台；及控制部，其係至少控制研磨液吐出機構；研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動第一活塞之驅動機構，第一開口部與藉由第一氣缸及第一活塞而規定之液體保持空間連通，控制部控制驅動機構對第一活塞之驅動，使液體保持空間之容積增減。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置之研磨液吐出方法，其包含以下工序：準備具有氣缸與活塞，並將用於吐出研磨液之開口部設於表面的旋轉台；與氣缸與活塞規定之液體保持空間連通，從開口部充填研磨液至液體保持空間；及藉由驅動活塞，擠壓充填於液體保持空間之研磨液，而從開口部吐出研磨液。
此等基板研磨裝置及基板研磨裝置之研磨液吐出方法，因為研磨液不通過旋轉接頭，所以達到之一例效果為可使旋轉接頭長壽命化。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中具備研磨液充填機構，其係用於經由第一開口部在液體保持空間中充填研磨液。
該基板研磨裝置達到之一例效果為可在液體保持空間充填研磨液。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中驅動機構包含驅動用流體供給機構，其係藉由驅動用流體之壓力來驅動第一活塞。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中驅動機構具有：第二氣缸、及連接於第一活塞之第二活塞，驅動用流體供給機構係以藉由驅動用流體之壓力驅動第二活塞，而間接驅動第一活塞的方式構成。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中驅動用流體係氣體或液體。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中具有施力機構，其係當驅動用流體之壓力增加時，與第一活塞之驅動方向相反方向對第一活塞施力。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中施力機構係彈簧。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中驅動機構包含電動驅動機構。
藉由此等揭示內容詳細說明驅動機構。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中驅動用流體係氣體或液體，基板研磨裝置進一步具備：頭上下移動機構，其係用於將基板朝向旋轉台按壓；第二開口部，其係設於旋轉台之表面；驅動用流體供給管線，其係連通驅動用流體供給機構與第二開口部；及閥門，其係設於驅動用流體供給管線，並藉由控制部來控制；控制部於頭上下移動機構將研磨頭向上部移動時，係以從第二開口部吐出驅動用流體之方式控制閥門。
該基板研磨裝置達到之一例效果為從研磨墊剝離基板容易。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中具備感測器，其係測定驅動用流體之流量或驅動用流體的壓力，控制部依據感測器之測定值來控制驅動機構。
該基板研磨裝置達到之一例效果為可精密控制液體的吐出。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中具備旋轉接頭，其係連接於驅動機構，並經由旋轉接頭對驅動機構供給動力。
藉由該揭示內容詳細說明動力供給。另外，由於驅動機構之動力例如係氣體、水、或油、或電力，因此可減低旋轉接頭之磨損。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中研磨液吐出機構具有清洗液供給口，其係與液體保持空間連通，基板研磨裝置進一步具備清洗液供給管線，其係連接於清洗液供給口，並將從清洗液供給源供給之清洗液經由清洗液供給口而供給至液體保持空間。
該基板研磨裝置達到之一例效果為藉由研磨液吐出機構保持清洗液並吐出，可清洗研磨墊、基板及/或液體保持空間。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中旋轉台上設有複數個第一開口部，其係與同一個液體保持空間連通。再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中設有複數個研磨液吐出機構。
此等基板研磨裝置達到之一例效果為藉由設置複數個開口部及/或研磨液吐出機構，可調整液體之吐出。
再者，本案一個實施形態揭示一種基板研磨裝置，其中基板研磨裝置進一步具備記憶部，其係記憶液體吐出類型，控制部依據液體吐出類型來控制驅動機構。
該基板研磨裝置達到之一例效果為可依據希望之類型吐出液體。
再者，本案一個實施形態揭示一種研磨液吐出方法，其中將研磨液充填至液體保持空間之工序包含以下工序：從與旋轉台相對之位置朝向開口部供給研磨液；及在供給研磨液的工序之後，或是在供給研磨液之工序的至少一部分期間驅動活塞，使液體保持空間之容積增大。
該液體充填方法達到之一例效果為即使開口部直徑小，仍可在液體保持空間輕易充填液體。
10:基板研磨裝置
20:控制部
30:記憶部
40:閥門
100:旋轉台
101:台旋轉軸
102:研磨墊
103:台旋轉機構
104、104A~104J:第一開口部
105:第二開口部
110:研磨頭
111:頭旋轉軸
112:基板
113:頭旋轉機構
114:頭上下移動機構
120、120A、120B:研磨液吐出機構
121:第一氣缸
122:活塞
123、123A、123B:液體保持空間
124:清洗液供給口
130、130A、130B:驅動機構
131、131A、131B:驅動用流體供給機構
132:感測器
133:驅動用流體供給管線
140:旋轉接頭
141:供給路徑
142:排出路徑
150:清洗液供給源
151:清洗液供給管線
160:研磨液充填機構
161:手臂
162:噴嘴
200:O形環
201:第二氣缸
202:第二活塞
203:底板
204:流體流入空間
205:彈簧
301:第一磁鐵
302:凹部
303:第二磁鐵
500:電動驅動機構
501:導板
502:電源
600:研磨液
第一A圖係具備研磨液吐出機構之基板研磨裝置的俯視圖。
第一B圖係具備研磨液吐出機構之基板研磨裝置的前視圖。
第二圖係研磨液吐出機構及驅動機構之前視剖面圖。
第三圖係顯示研磨液吐出機構、及使用磁鐵之驅動機構的前視剖面圖。
第四圖係研磨液吐出機構及從研磨液吐出機構獨立之驅動機構的前視剖面圖。
第五圖係研磨液吐出機構及電動驅動機構的前視剖面圖。
第六A圖係充填研磨液之前的基板研磨裝置之前視剖面圖。
第六B圖係充填研磨液中之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第六C圖係充填研磨液後之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第六D圖係吐出研磨液中之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第七A圖係具備設有與同一個液體保持空間連通之3個第一開口部的旋轉台之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第七B圖係具備設有與同一個液體保持空間連通之3個第一開口部的旋轉台之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第八圖係具備複數個研磨液吐出機構之基板研磨裝置的前視剖面圖。
第九A圖係設有5個第一開口部之旋轉台的俯視圖。
第九B圖係設有5個第一開口部之旋轉台的俯視圖。
第九C圖係設有5個第一開口部之旋轉台的俯視圖。
第十A圖係旋轉台及方形基板之俯視圖。
第十B圖係旋轉台及方形基板之俯視圖。
第十C圖係旋轉台及方形基板之俯視圖。
第十D圖係旋轉台及方形基板之俯視圖。
<第一種實施形態>
第一A圖係第一種實施形態之基板研磨裝置10的俯視圖，第一B圖係前視圖。另外，第一圖及其他圖式係模式顯示基板研磨裝置10之元件的圖式。各圖式中之零件形狀、配置及大小等，與實際裝置的形狀等未必一致。
基板研磨裝置10係將基板112按壓於研磨墊102，而且藉由使旋轉台100及研磨頭110兩者旋轉來研磨基板112的裝置。另外，以下之說明係將按壓基板112之方向(第一B圖之紙面的下方向)說明為「下方向」，並將其相反方向說明為「上方向」。不過，本說明書中之「上方向」及「下方向」不限於與「鉛直上方向」及「鉛直下方向」一致者。例如將整個基板研磨裝置10傾斜設置時，「上方向」及「下方向」為依基板研磨裝置10之斜度的方向。
(關於旋轉台及研磨頭)
基板研磨裝置10具備：以台旋轉軸101為中心而旋轉之旋轉台100；及用於使旋轉台100旋轉之台旋轉機構103。在旋轉台100上面可更換地安裝研磨墊102。此外，基板研磨裝置10具備：用於控制裝置之各元件的控制部20；及用於記憶控制部20之控制條件等的記憶部30。
基板研磨裝置10進一步具備：研磨頭110；及以頭旋轉軸111為中心，用於使研磨頭110旋轉之頭旋轉機構113。研磨頭110設置成與旋轉台100相對，在研磨頭110之底面可更換地安裝有基板112。第一圖之例係旋轉台100之旋轉中心與研磨頭110的旋轉中心不一致。不過，亦可以使旋轉台100與研磨頭110之旋轉中心一致的方式構成基板研磨裝置10。此外，基板研磨裝置10進一步具備用於使研磨頭110上下移動之頭上下移動機構114。頭上下移動機構114在研磨基板112時，使研磨頭110向下部移動，將基板112按壓於研磨墊102。換言之，頭上下移動機構114係朝向旋轉台100按壓基板112。基板112研磨結束時，頭上下移動 機構114使研磨頭110向上部移動。研磨後之基板在無圖示之研磨頭避開位置從研磨頭110取出，並將下一個要研磨之基板送交研磨頭110。
(關於第一開口部)
一般基板研磨裝置在基板研磨中，係從設置於研磨墊上方之噴嘴供給研磨液至研磨墊。但是，該方式無法將研磨液直接供給至研磨墊中與基板接觸的部分(研磨頭存在之部分)。因此，屢次在基板與研磨墊之界面均勻供給研磨液困難。此外，通常基板研磨裝置多在研磨墊中心，亦即在靠近台旋轉軸之位置供給研磨液，並藉由離心力使研磨墊中心附近之研磨液朝向周邊部而在研磨墊上擴大。但是，近年來因為基板大型化，有時基板會覆蓋台旋轉軸上部，而無法在靠近台旋轉軸之位置供給研磨液(參照第一圖)。這不限於供給研磨液之情況，在供給用於清洗基板之純水及藥劑等清洗液時，也存在同樣的問題。
因此，本實施形態係在旋轉台100上設有第一開口部104。第一圖之例係將第一開口部104設於旋轉台100的中心。再者，研磨墊102中切除在旋轉台100上安裝研磨墊102時，相當於第一開口部104之位置。藉由將研磨液或清洗液等液體從旋轉台100下部經由第一開口部104吐出，研磨墊102中與基板112接觸之部分亦可供給此等液體。
(關於研磨液吐出機構及驅動機構)
在旋轉台100之下部設有保持從第一開口部104吐出之研磨液，並與旋轉台100一起旋轉之研磨液吐出機構120。研磨液吐出機構120包含氣缸121及活塞122。氣缸121及活塞122規定用於保持研磨液等液體之液體保持空間123。液體保持空間123與第一開口部104連通，藉由增減液體保持空間123之容積，可從液體保持空間123經由第一開口部104吐出液體及經由第一開口部104在液體 保持空間123中充填液體。液體保持空間123除了與第一開口部104連通之外，係構成還可形成密閉空間。另外，本說明書中之用語所謂「氣缸」，係指可在內部保持流體之任意形狀的構件或部分。氣缸121亦可係與旋轉台100一體之構件。例如可在旋轉台100之下面形成凹部，使用其凹部作為氣缸121。反之，氣缸121亦可係與旋轉台100獨立之構件。
基板研磨裝置10進一步具備驅動活塞122而增減液體保持空間123之容積的驅動機構130。第一圖之例係將研磨液吐出機構120與驅動機構130一體構成。
驅動機構130例如可使用以空壓系統、水壓系統或油壓系統等為代表之藉由驅動用流體的壓力來驅動活塞122的機構。此外，驅動機構130亦可使用電動驅動機構。第一圖之例的驅動機構130係使用驅動用流體之機構。
(關於對驅動機構供給動力)
驅動機構130之動力係經由旋轉接頭140的供給路徑141而供給。旋轉接頭140設於研磨液吐出機構120之下部。若驅動機構130係使用驅動用流體時，驅動機構130之動力係驅動用流體(氣體、水或油等)，若驅動機構130係電動驅動機構時則係電力。
第一圖之例的驅動機構130使用驅動用流體。因此，驅動機構130具備用於供給驅動用流體之驅動用流體供給機構131。供給至驅動機構130之驅動用流體需要排出時，係經由連接於旋轉接頭140之排出路徑142來排出。為了控制驅動用流體之供給及排出，亦可在供給路徑141及排出路徑142之至少一方設置閥門40。此外，閥門40係電動閥門時，亦可連接閥門40與控制部20。驅動機構 130使用電動驅動機構時，亦可取代驅動用流體供給機構131而設置連接於電動驅動機構之電源。
另外，將流體儲料瓶(Bombe)或蓄電池等設於旋轉台100時，則不需要設置旋轉接頭140。
(關於研磨液吐出機構及驅動機構的詳細內容)
使用第二、三、四及五圖說明研磨液吐出機構120及驅動機構130。第二圖係研磨液吐出機構120及驅動機構130之前視剖面圖。第二圖之例係在第一氣缸121之內部可上下移動地設有第一活塞122。第一氣缸121與第一活塞122之間的間隙藉由O形環200密封。亦即，液體保持空間123藉由第一活塞122上下移動來增減液體保持空間123的容積。
第二圖之例的驅動機構130係使用驅動用流體者。第二圖之例中的驅動機構130具備：第二氣缸201及可上下移動地設於第二氣缸內部之第二活塞202。不過，本例之第一氣缸121與第二氣缸201係一體形成，且第一活塞122與第二活塞202係一體形成。換言之，第二活塞202與第一活塞122連接。第二氣缸201與第二活塞202之間的間隙藉由O形環200密封。此外，驅動機構130具備底板203，第二活塞202與底板203規定流體流入空間204。流體流入空間204經由旋轉接頭140而連接驅動用流體供給機構131。再者，驅動機構130中亦可設有當驅動用流體之壓力增加時與第一活塞122驅動之方向相反方向對前述第一活塞施力的施力機構。第二圖之例的施力機構係使用彈簧205。第二圖之例當驅動用流體的壓力增加時，第一活塞122向上方向驅動。因此，彈簧205係構成藉由將第二活塞202向下方向按壓，可將與第二活塞202一體形成之第一活塞122施力於下方向。
第二活塞202驅動至藉由驅動用流體供給機構131供給至流體流入空間204之驅動用流體推上第二活塞202之力、與彈簧205壓下第二活塞202之力均衡的位置。因此，藉由使驅動用流體之壓力增減，可使第二活塞202上下移動。由於第二活塞202與第一活塞122一體地形成，因此可藉由驅動用流體之壓力來驅動第一活塞122。換言之，驅動用流體供給機構131係構成藉由驅動第二活塞202而間接驅動第一活塞122。
施力機構亦可取代第二圖所示之彈簧205，而採用藉由磁力壓下第二活塞202的構造。第三圖係顯示研磨液吐出機構120與使用磁鐵(強磁性體)之驅動機構130的前視剖面圖。第三圖之例係一體形成第一活塞及第二活塞，第一活塞及第二活塞之間並無明確的邊界。因此，說明第三圖之例時，將第一活塞及第二活塞統稱為「活塞122」。第三圖之例係在活塞122之下部設有第一磁鐵301。進一步在底板203之上面的一部分設有凹部302，並在凹部302中設有第二磁鐵303。第三圖之例係以在第一磁鐵301及凹部302之間產生磁性引力的方式，設定第一磁鐵301之磁極及第二磁鐵303之磁極的方向。
第三圖之例係活塞122驅動至驅動用流體推上活塞122之力、及第一磁鐵301與第二磁鐵303之間的引力壓下活塞122之力均衡的位置。採用該構成時，即使不用第二圖所示之彈簧205仍可驅動活塞122。
此時，第一磁鐵301與第二磁鐵303之間的距離愈近，此等之間產生的磁性引力愈強。因而，第一磁鐵301與第二磁鐵303接觸時，磁性引力會過強，有可能無法藉由驅動用流體之壓力推上活塞122。由於第三圖之例的第二磁鐵303係設於凹部302，因此，即使活塞122下降至最下部時，第一磁鐵301與第二磁 鐵303仍不致接觸。亦即，藉由在凹部302中設置第二磁鐵303，可防止產生過強之磁性引力。
第一磁鐵301及第二磁鐵303可為永久磁鐵，亦可為電磁鐵。亦可第一活塞122之材質為磁性體，而將活塞122作為第一磁鐵301來處理。反之，亦可底板203之材質為磁性體，而將底板203作為第二磁鐵303來處理。此外，亦可採用利用磁性排斥力壓下活塞122之構成。
亦可與第二圖不同而分別構成研磨液吐出機構120與驅動機構130。第四圖係研磨液吐出機構120及從研磨液吐出機構獨立之驅動機構130的前視剖面圖。該例係個別形成第一氣缸121與第二氣缸201，並個別形成第一活塞122與第二活塞202。不過，第一活塞122連接於第二活塞202，第一活塞122配合第二活塞202上下移動而上下移動。第四圖之研磨液吐出機構120及驅動機構130的動作，與第二圖所示之研磨液吐出機構120及驅動機構130的動作相同。
使用第五圖說明使用電動驅動機構500作為驅動機構130之基板研磨裝置10。第五圖係研磨液吐出機構120及電動驅動機構500之前視剖面圖。第五圖之研磨液吐出機構120的活塞122中至少固定有一個(本例係二個)電動驅動機構500。再者，第五圖之研磨液吐出機構120的氣缸121中至少固定有一個(本例係二個)導板501。電動驅動機構500可沿著導板501而上下移動。活塞122配合電動驅動機構500之上下移動而上下移動。電動驅動機構500之動力(電力)經由旋轉接頭140而從電源502供給。電動驅動機構500之構造比使用驅動用流體之驅動機構(參照第二圖、第三圖及第四圖)複雜，但是具有可實施電性控制的優點。
(關於研磨液吐出機構120之效果)
採用以上之構成時，研磨液係保持於研磨液吐出機構120之液體保持空間123，研磨液不致通過旋轉接頭140內部。因而，研磨液不致造成旋轉接頭140之零件變質或磨損。因此，本實施形態之基板研磨裝置10可使旋轉接頭140長壽命化，並使旋轉接頭140之維修頻率降低。不過，除了本實施形態的構成之外，亦可進一步設置研磨液通過內部之旋轉接頭。另外，驅動用流體或配線可存在於本實施形態之旋轉接頭140內部。但是，須考慮驅動用流體或配線造成旋轉接頭140之零件變質或磨損的情況，應遠小於研磨液造成之變質或磨損。
(關於感測器)
第一圖之基板研磨裝置10為了控制驅動機構130之動作而具備感測器132。第一圖之例的感測器132係測定從驅動用流體供給機構131供給之驅動用流體流量的流量計，並安裝於供給路徑141上。此外，感測器132亦可使用測定驅動用流體之壓力的壓力計。再者，驅動機構130係電動驅動機構500時，感測器132可使用用於測定電動驅動機構500之移動量的編碼器。
感測器132連接於控制部20。藉由控制部20依據感測器132之測定值進行控制，可精密驅動驅動機構130。換言之，藉由依據感測器132之測定值的控制，可精密控制從研磨液吐出機構120吐出液體。感測器132使用測定驅動用流體之壓力的壓力計時，可檢知活塞202與底板203之間的空間壓力。因發生於O形環200及/或O形環200之抵接面的損傷等，導致流體從藉由O形環200密封之部分洩漏時，由於活塞202與底板203間之空間的壓力變動，因此亦可藉由感測器132檢知密封部分的異常。感測器132即使使用流量計時，仍可檢知密封部分之異常。此等密封部分之異常的檢知係藉由控制部20(控制裝置)進行。
(關於研磨液充填機構)
第一圖之基板研磨裝置10具備用於在液體保持空間123充填研磨液之研磨液充填機構160。第一圖之例的研磨液充填機構160包含：手臂161、及噴嘴162。手臂161可旋轉地構成，藉由使手臂161旋轉，可使噴嘴162位於研磨墊102之第一開口部104的上部。不過，研磨液充填機構160之構成不限於第一圖所示的構成，例如亦可採用手臂161伸縮之構成等過去習知的任意構成。
使用第六圖說明使用研磨液充填機構160在液體保持空間123充填研磨液之方法。不過，第六圖省略了說明研磨液之充填方法必要的元件以外之元件的圖示。此外，第六圖係使用第二圖所示之研磨液吐出機構120及驅動機構130。第六A圖係充填研磨液之前，亦即活塞122完全上升，液體保持空間123之容積達到下限狀態之基板研磨裝置10的前視剖面圖。該狀態下，液體保持空間123完全(或幾乎)沒有保持研磨液。因此，需要在液體保持空間123中充填研磨液。
因此，控制部20控制研磨液充填機構160，使研磨液充填機構160之噴嘴162位於第一開口部104的上部，亦即與前述旋轉台相對的位置，而從噴嘴162供給研磨液。第六B圖係充填研磨液600中之基板研磨裝置10的前視剖面圖。如第六B圖所示，控制部20控制驅動機構130，將活塞122向下方向移動，使研磨液吐出機構120之容積增大。
第一開口部104之直徑小時，僅在第一開口部104上供給研磨液，則研磨液幾乎不通過第一開口部104。如第六B圖所示，藉由活塞122向下方向移動，液體保持空間123之容積增加，研磨液被引入液體保持空間123的內部。因此，本實施形態之基板研磨裝置10即使在第一開口部104的直徑小時，仍然容易將研 磨液600充填於液體保持空間123。驅動機構130之控制係在供給研磨液600之後或是在供給研磨液600之至少一部分期間進行。
第六C圖係充填研磨液600後之基板研磨裝置10的前視剖面圖。如第六C圖所示，控制部20在液體保持空間123之容積達到最大時停止驅動機構130的驅動。另外，亦可當填充了指定量之研磨液600時停止驅動機構130的驅動。藉由以上步驟而在液體保持空間123中充填研磨液600。
充填之研磨液600依需要，例如在研磨基板時等從第一開口部104吐出。第六D圖係吐出研磨液600中之基板研磨裝置10的前視剖面圖。研磨液600之吐出，如第六D圖所示，係藉由提高流體流入空間204內部之驅動用流體的壓力，將活塞122向上方向驅動，而推動研磨液600來進行。藉由逐漸提高驅動用流體之壓力，可持續吐出研磨液600。
另外，研磨液充填機構160亦可供給研磨液以外之液體。此時，可將研磨液以外之液體充填於液體保持空間123。此外，研磨液充填機構160除了充填液體之外，亦可用於在基板112之研磨中，對研磨墊102供給研磨液等液體。
(關於清洗液供給口及清洗液供給源)
基板研磨裝置10中之基板112的研磨結束後，為了除去附著於研磨墊102及/或基板112上之加工屑等，而藉由清洗液清洗研磨墊102及/或基板112。由於純水及藥劑等清洗液比研磨液造成旋轉接頭老化的程度低，因此亦可將清洗液通過旋轉接頭而從旋轉接頭直接朝向供給管線(無圖示)及設於研磨台之開口部(無圖示)供給清洗液。
或是，為了從第一開口部104吐出清洗液，亦可構成研磨液吐出機構120及其他零件，以便除了研磨液之外，還可保持清洗液。可從前述之研磨液 充填機構160供給清洗液時，亦可從研磨液充填機構160對研磨液吐出機構120充填清洗液。但是，基板112覆蓋了第一開口部104時，使用研磨液充填機構160充填清洗液困難。
此外，研磨液吐出機構120之液體保持空間123與第一開口部104連通。因而，研磨墊102上產生的加工屑有可能混入液體保持空間123。再者，變更藉由液體保持空間123所保持的液體種類時，須避免在變更前後液體混合。因此，為了除去加工屑或防止液體混合，宜設置可清洗液體保持空間123之機構。
因此，第一圖之例係在研磨液吐出機構120中，並於氣缸121之側部設有與液體保持空間123連通之清洗液供給口124。清洗液供給口124亦可設置成從活塞122之底部貫穿至上部。再者，本實施形態之基板研磨裝置10具備經由旋轉接頭140連接於清洗液供給口124的清洗液供給源150。此外，第一圖之例係設有連接於清洗液供給口124，將從清洗液供給源150供給之清洗液經由清洗液供給口124而供給至液體保持空間123的清洗液供給管線151。另外，第一圖之例係在清洗液供給源150與清洗液供給口124之間(亦即在清洗液供給管線151上)設有閥門40。亦可在清洗液供給源150與清洗液供給口124之間設置測定清洗液之流量或壓力的感測器(無圖示)。
採用該構成時，在液體保持空間123中充填清洗液容易。充填之清洗液亦可用於清洗研磨墊102及/或基板112，亦可用於清洗液體保持空間123。研磨墊102之清洗係藉由從第一開口部104吐出清洗液來進行。此時，若基板112與研磨墊102接觸，則基板112亦與研磨墊102一起清洗。另外，從第一開口部104吐出清洗液可藉由清洗液供給源之壓力來進行。因此，活塞122不需要上下動作， 不過為了清洗液體保持空間123，亦可伴隨活塞122之上下動作。清洗液清洗研磨墊102及/或基板112、與清洗液體保持空間123亦可同時進行，亦可獨立進行。
(關於第二開口部)
基板112研磨結束後，為了取出安裝於研磨頭110之基板112，係藉由頭上下移動機構114抬起研磨頭110及基板112。此時，有時貼合基板112與研磨墊102、及從研磨墊102剝離基板112困難。
因此，第一圖之例係在旋轉台100上設有第二開口部105。驅動用流體供給機構131與第二開口部105藉由驅動用流體供給管線133而連通，可朝向旋轉台100上部吐出驅動用流體。另外，驅動用流體供給管線133中設有閥門40。控制部20控制連接於頭上下移動機構114、驅動用流體供給機構131及第二開口部105之閥門40，並從第二開口部105吐出驅動用流體，而且使研磨頭110向上部移動。藉由該控制，由於藉由驅動用流體對基板112施加向上之力，因此從研磨墊102剝離基板112容易。驅動機構130係空壓系統或水壓系統時(驅動用流體係氣體或液體時)，由於驅動用流體對基板112之污染少，因此特別有利於採用具備第二開口部105之構成。
<第二種實施形態>
第一種實施形態之基板研磨裝置10係在旋轉台100中心設有一個第一開口部104。該構成精細調整研磨液等在研磨墊102上的分布困難。因此，第二種實施形態之基板研磨裝置10係在旋轉台100上設有複數個第一開口部104。
使用第七、八、九圖說明複數個第一開口部104之構成。不過，第七、八、九圖省略了說明複數個第一開口部104時必要之元件以外的元件之圖示。
第七A圖係具備設有與相同液體保持空間123連通之複數個(本例係3個)第一開口部104A、104B及104C之旋轉台100的基板研磨裝置10之前視剖面圖。第一開口部104A、104B及104C分別具有獨立之流路。藉由調整第一開口部之各個位置、流路直徑、流路長度等，可調整研磨液之吐出。第七A圖之構成在不需要大幅變更第一種實施形態之基板研磨裝置10上特別有利。另外，第一開口部104A、104B及104C之流路不需要完全獨立。如第七B圖所示，亦可各個第一開口部之流路具有共通部分。
第八圖係具備複數個(本例係2個)研磨液吐出機構120A及120B之基板研磨裝置10的前視剖面圖。研磨液吐出機構120A設於旋轉台100之中心，研磨液吐出機構120B設於從旋轉台100之中心離開的位置。旋轉台100上設有第一開口部104D而與液體保持空間123A連通，並設有第一開口部104E而與液體保持空間123B連通。研磨液吐出機構120A及120B分別連接有驅動機構130A及130B。此外，為了分別獨立地驅動驅動機構130A及130B而設有驅動用流體供給機構131A及131B。該方式之構造雖然複雜，但是優點是可獨立地控制研磨液吐出機構120A及120B。另外，驅動機構130A及130B亦可共用1個驅動用流體供給機構131。研磨液吐出機構120A與研磨液吐出機構120B同樣保持並供給研磨液時，例如在手臂161上設置複數個噴嘴162，並在位於複數個噴嘴分別對應之第一開口部上的狀態下，將研磨液充填於液體保持空間。
亦可以研磨液吐出機構120A及120B分別保持不同種類之液體。第八圖之例的研磨液吐出機構120A係保持研磨液，並藉由活塞上升而吐出研磨液之機構。不需要清洗液體保持空間，或是可藉由其他機構清洗液體保持空間時，亦可不在研磨液吐出機構120A中設置清洗液供給口124。不過，亦可在研磨液吐 出機構120A中設置清洗液供給口124。另外，第八圖之例的研磨液吐出機構120B係保持清洗液，並藉由活塞上升而吐出清洗液的機構。因此，在研磨液吐出機構120B中設有連接於清洗液供給源150之清洗液供給口124。藉由第八圖所示之例的構成，可依液體種類來精密控制。
第九圖係設有複數個(本例係5個)第一開口部104F、104G、104H、1041及104J之旋轉台100的俯視圖。如第九A圖所示，第一開口部104F~104J只須在通過旋轉台100之中心的直線上軸對稱地排列即可。此外，如第九B圖所示，第一開口部104F~104J亦可在通過旋轉台100之中心的直線上，將旋轉台100中心作為起點而排列在一個方向。再者，如第九C圖所示，第一開口部104F~104J亦可從旋轉台100之中心觀看而排列在同心圓上。此外，還可依希望之性能，在任意位置設置任意數量之第一開口部104。
<第三種實施形態>
若從設於旋轉台100之第一開口部104隨時吐出研磨液等液體，則液體之消耗量變大。之前說明的研磨液吐出機構120中，由於限制液體保持空間123之容積，因此宜降低液體之消耗量。因此，第三種實施形態之基板研磨裝置10的控制部20係進行在基板112覆蓋第一開口部104時，藉由驅動機構130使液體保持空間123之容積減少，基板112不覆蓋第一開口部104時，停止驅動驅動機構130之控制。
使用第十圖說明本實施形態。第十圖係旋轉台100及基板112之俯視圖。第十圖之例的基板112係方形。此外，第十圖之例中的基板研磨裝置10之構成與第八圖的構成相同。亦即，旋轉台100上設有二個第一開口部104D及104E，並在各個第一開口部之下部具備研磨液吐出機構120A及120B。第十圖之例，旋 轉台100及研磨頭110(第十圖無圖示)分別以相同轉速在相同方向旋轉。第十B、十C及十D圖係旋轉台100及研磨頭110從第十A圖之狀態逆時鐘分別旋轉45度、90度及135度時旋轉台100及基板112的俯視圖。
在第十A圖的時刻，第一開口部104D及第一開口部104E皆未覆蓋於基板112。因而，控制部20進行停止驅動驅動機構130A及驅動機構130B的控制，而無液體從第一開口部104D及第一開口部104E吐出。
在第十B圖的時刻，第一開口部104D覆蓋於基板112，第一開口部104E未覆蓋於基板112。因此，控制部20控制驅動機構130A，使設於第一開口部104D下部之研磨液吐出機構120A的液體保持空間123A之容積減少。另外，控制成不驅動驅動機構130B。藉此，從第一開口部104D吐出液體，而不從第一開口部104E吐出液體。
在第十C圖的時刻，與第十A圖同樣地，第一開口部104D及第一開口部104E皆未覆蓋於基板112。因此，控制部20進行停止驅動驅動機構130A及驅動機構130B的控制。
在第十D圖的時刻，第一開口部104D及第一開口部104E兩者皆覆蓋於基板112。因此，控制部20控制驅動機構130A及驅動機構130B，使液體保持空間123A及123B兩者的容積減少。藉此，從第一開口部104D及第一開口部104E兩者吐出液體。
藉由上述之控制，由於僅在第一開口部104藉由基板112覆蓋時從第一開口部吐出液體，因此可使液體之消耗量減少。控制部20只須依旋轉台100及研磨墊102之轉速、第一開口部104數量及位置、以及基板112之形狀及位置等，控制從各第一開口部吐出液體。第一開口部104是否被基板112覆蓋，可藉由無圖 示之感測器(光學感測器或感壓感測器等)作判定。此外，第一開口部104是否藉由基板112覆蓋，亦可從旋轉台100及研磨墊102之轉速、第一開口部104之數量及位置、以及基板112之形狀及位置等算出。此時，記憶部30只須記憶從算出結果導出之液體吐出類型。控制部20藉由從記憶部30讀取液體吐出類型，可依據液體吐出類型控制驅動機構130。
除了第一開口部104是否藉由基板112覆蓋之外，亦可考慮其他要素來決定液體吐出類型。例如，基板112僅邊緣部之研磨量多時，控制部20在第一開口部104藉由基板112之邊緣部覆蓋時，控制驅動機構130減少研磨液的供給量即可。另外，若基板112上有研磨不足的部位，亦可以對該部位多供給研磨液之方式控制驅動機構130。此外，還可採用依各種條件之液體吐出類型。
以上，係就本發明幾個實施形態作說明，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下可變更及改良，並且本發明當然包含其等效物。例如基板研磨裝置10係說明僅研磨1片基板之裝置，不過基板研磨裝置10可為同時研磨複數片基板者。此外，基板研磨裝置10亦可係基板112之研磨面鉛直向上的裝置(面朝上方式的裝置)，亦可係基板112之研磨面朝向水平的裝置。基板研磨裝置10不限於CMP裝置。
此外，在可解決上述問題之至少一部分的範圍，或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。
20:控制部
30:記憶部
40:閥門
100:旋轉台
101:台旋轉軸
102:研磨墊
103:台旋轉機構
104:第一開口部
105:第二開口部
110:研磨頭
111:頭旋轉軸
112:基板
113:頭旋轉機構
114:頭上下移動機構
120:研磨液吐出機構
121:第一氣缸
122:活塞
123:液體保持空間
124:清洗液供給口
130:驅動機構
131:驅動用流體供給機構
132:感測器
133:驅動用流體供給管線
140:旋轉接頭
141:供給路徑
142:排出路徑
150:清洗液供給源
151:清洗液供給管線
160:研磨液充填機構
161:手臂
162:噴嘴

Claims (20)

  1. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；及控制部，其係至少控制研磨液吐出機構；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通，前述控制部控制前述驅動機構對前述第一活塞之驅動，使前述液體保持空間之容積增減，前述驅動機構包含驅動用流體供給機構，其係藉由驅動用流體之壓力來驅動前述第一活塞，前述驅動用流體係氣體或液體，前述基板研磨裝置進一步具備：頭上下移動機構，其係用於將前述基板朝向前述旋轉台按壓；第二開口部，其係設於前述旋轉台之表面；驅動用流體供給管線，其係連通前述驅動用流體供給機構與前述第二開口部；及 閥門，其係設於前述驅動用流體供給管線，並藉由前述控制部來控制；前述控制部於前述頭上下移動機構將前述研磨頭向上部移動時，係以從前述第二開口部吐出前述驅動用流體之方式控制前述閥門。
  2. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；及研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通，前述基板研磨裝置更具備研磨液充填機構，其係用於經由前述第一開口部在前述液體保持空間中充填研磨液。
  3. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；及研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、 第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通。
  4. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；及研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通，其中前述驅動機構具有：第二氣缸、及連接於前述第一活塞之第二活塞。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板研磨裝置，其中前述驅動機構包含驅動用流體供給機構，其係藉由驅動用流體之壓力來驅動前述第一活塞。
  6. 如申請專利範圍第4項之基板研磨裝置，其中前述驅動用流體供給機構係以藉由前述驅動用流體之壓力驅動前述第二活塞，而間接驅動前述第一活塞的方式構成。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之基板研磨裝置，其中前述驅動用流體係氣體或液體。
  8. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；及研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、包含磁性體之第一活塞、包含磁性體之底板、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通。
  9. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；及研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構， 前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通，前述驅動機構包含驅動用流體供給機構，其係藉由驅動用流體之壓力來驅動前述第一活塞，其中具有施力機構，其係當前述驅動用流體之壓力增加時，與前述第一活塞之驅動方向相反方向對前述第一活塞施力。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板研磨裝置，其中前述施力機構係彈簧。
  11. 如申請專利範圍第9項之基板研磨裝置，其中：前述研磨液吐出機構具有底板，前述施力機構具有：第一磁鐵，設於前述第一活塞中朝前述底板那一側的面；及第二磁鐵，設於前述底板中朝前述第一活塞那一側的面。
  12. 如申請專利範圍第2、3、4、8、9項中任一項之基板研磨裝置，其中更具有：控制部，其係至少控制研磨液吐出機構；前述控制部控制前述驅動機構對前述第一活塞之驅動，使前述液體保持空間之容積增減。
  13. 一種基板研磨裝置，其具有：研磨頭，其係用於保持基板；旋轉台，其係在表面設有第一開口部；研磨液吐出機構，其係設於前述旋轉台；及 控制部，其係至少控制前述研磨液吐出機構；前述研磨液吐出機構具有：第一氣缸、第一活塞、及驅動前述第一活塞之驅動機構，前述第一開口部與由前述第一氣缸及前述第一活塞所規定之液體保持空間相連通；前述控制部控制前述驅動機構對前述第一活塞之驅動，使前述液體保持空間之容積增減；前述驅動機構包含驅動用流體供給機構，其係藉由驅動用流體之壓力來驅動前述第一活塞；前述基板研磨裝置更具備感測器，其係測定前述驅動用流體之流量或前述驅動用流體的壓力，前述控制部依據前述感測器之測定值來控制前述驅動機構。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之基板研磨裝置，其中前述驅動機構包含電動驅動機構。
  15. 如申請專利範圍第1~6、8~11及13項中任一項之基板研磨裝置，其中具備旋轉接頭，其係連接於前述驅動機構，並經由前述旋轉接頭對前述驅動機構供給動力。
  16. 如申請專利範圍第1~6、8~11及13項中任一項之基板研磨裝置，其中前述研磨液吐出機構具有清洗液供給口，其係與前述液體保持空間連通， 前述基板研磨裝置進一步具備清洗液供給管線，其係連接於前述清洗液供給口，並將從清洗液供給源供給之清洗液經由前述清洗液供給口而供給至前述液體保持空間。
  17. 如申請專利範圍第1~6、8~11及13項中任一項之基板研磨裝置，其中在前述旋轉台上設有複數個第一開口部，其係與同一個前述液體保持空間連通。
  18. 如申請專利範圍第1~6、8~11及13項中任一項之基板研磨裝置，其中前述基板研磨裝置進一步具備記憶部，其係記憶液體吐出類型，前述控制部依據前述液體吐出類型來控制前述驅動機構。
  19. 一種基板研磨裝置之研磨液吐出方法，其包含以下工序：準備具有氣缸與活塞，並將用於吐出研磨液之開口部設於表面的旋轉台；與前述氣缸與前述活塞規定之液體保持空間連通，從前述開口部充填研磨液至前述液體保持空間；及藉由驅動前述活塞，擠壓充填於前述液體保持空間之研磨液，而從前述開口部吐出研磨液。
  20. 如申請專利範圍第19項之研磨液吐出方法，其中將研磨液充填至前述液體保持空間之前述工序包含以下工序：從與前述旋轉台相對之位置朝向前述開口部供給研磨液；及在供給研磨液的前述工序之後，或是在供給研磨液之前述工序的至少一部分期間驅動前述活塞，使前述液體保持空間之容積增大。
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