JP6633175B2 - Substrate holding device and elastic film - Google Patents
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Description
本発明は、弾性膜、基板保持装置、基板研磨装置、基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法に関する。 The present invention relates to an elastic film, a substrate holding device, a substrate polishing device, a method for determining a substrate suction in a substrate holding device, and a pressure control method.
半導体ウエハなどの基板を研磨する基板研磨装置では、トップリングに保持された基板を研磨テーブルに押し付けることで基板を研磨する。搬送機構からトップリングに基板を受け渡すためには、まず搬送機構に支持された基板をトップリングの下面に設けられ同心円状に複数のエリアに分割されたメンブレンに接触させる。そして、メンブレンに形成された孔から真空引きすることで、基板がメンブレンに吸着される。 In a substrate polishing apparatus for polishing a substrate such as a semiconductor wafer, the substrate is polished by pressing a substrate held by a top ring against a polishing table. In order to transfer the substrate from the transport mechanism to the top ring, first, the substrate supported by the transport mechanism is brought into contact with a membrane provided on the lower surface of the top ring and divided concentrically into a plurality of areas. Then, the substrate is adsorbed to the membrane by evacuating from the holes formed in the membrane.
しかしながら、孔があるエリアに水などの液体が入り、これにより基板に加わる圧力が不安定になる場合もある。そのため近年では、メンブレンに形成される孔をできるだけ小さくする傾向にある。さらには、孔をなくし、真空引きによってメンブレンの表面形状を変形させて基板を吸着することも行われるようになってきている。 However, a liquid such as water may enter an area having holes, which may cause unstable pressure applied to the substrate. Therefore, in recent years, there has been a tendency to make the holes formed in the membrane as small as possible. Further, it has been practiced to remove holes and to adsorb the substrate by deforming the surface shape of the membrane by evacuation.
孔を小さくしたり孔をなくしたりすると、基板の吸着力が低くなる。基板がトップリングに十分に吸着する前にトップリングを移動させると、基板を落としてしまうことがある。そのため、基板がトップリングに吸着して搬送機構からの受け渡しが完了したことを検出する必要がある。通常は、真空引きしたエリアの真空圧を計測し、真空圧が所定の閾値に達したことをもって、基板の受け渡しが完了したと判定する。 If the holes are made smaller or eliminated, the attraction force of the substrate becomes lower. If the top ring is moved before the substrate is sufficiently absorbed by the top ring, the substrate may be dropped. Therefore, it is necessary to detect that the substrate is attracted to the top ring and the delivery from the transport mechanism is completed. Usually, the vacuum pressure in the evacuated area is measured, and it is determined that the delivery of the substrate is completed when the vacuum pressure reaches a predetermined threshold.
しかしながら、真空引きしたエリアの真空圧に基づいて判定を行っても、必ずしも基板とメンブレンとの間に十分な密着力が発生しているとは限らない。したがって、安全のために、閾値を厳しく設定したり、閾値に達して所定時間待機した後にトップリングを移動させたりせざるを得ない。そうすると、基板の受け渡し時間が本来必要な時間より長くなってしまい、スループットが低下してしまうという問題がある。
また、一旦基板が吸着された後でも、トップリングが基板を搬送する際に吸着力が低下し、基板を落としてしまうこともあり得る。
However, even if the determination is made based on the vacuum pressure in the evacuated area, it is not always the case that a sufficient adhesion force is generated between the substrate and the membrane. Therefore, for safety, the threshold value must be set strictly, or the top ring must be moved after reaching the threshold value and waiting for a predetermined time. Then, there is a problem that the delivery time of the substrate becomes longer than the originally required time and the throughput is reduced.
Further, even after the substrate is once suctioned, the suction force may be reduced when the top ring transports the substrate, and the substrate may be dropped.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、基板を適切に扱うことができる弾性膜、基板保持装置、そのような基板保持装置を有する基板研磨装置、そのような基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an elastic film capable of appropriately handling a substrate, a substrate holding device, a substrate polishing apparatus having such a substrate holding device, An object of the present invention is to provide a method for determining a substrate suction and a pressure control method in such a substrate holding device.
本発明の一態様によれば、トップリング本体と、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第１面と、前記第１面とは反対側にあって基板を保持可能な第２面と、を有する弾性膜と、前記複数のエリアのうちの第１エリアに連通し、前記第１エリアを加圧することが可能な第１ラインと、前記第１エリアに連通し、前記第１エリアから排気することが可能な第２ラインと、前記第１エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、前記複数のエリアのうちの前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通し、前記第２エリアを加圧または減圧することが可能な第３ラインと、を備える基板保持装置が提供される。
流量計で計測される流量を利用することで、基板を適切に扱うことができる。
According to one embodiment of the present invention, a top ring main body, a first surface forming a plurality of areas between the top ring main body, and a first surface which is opposite to the first surface and can hold a substrate. An elastic membrane having two surfaces, a first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area, and a first line communicating with the first area; A second line that can be evacuated from one area, a measuring instrument whose measured value changes based on the flow rate of the first area, and a second area different from the first area of the plurality of areas. A third line communicating with the third area and capable of increasing or decreasing the pressure of the second area.
By using the flow rate measured by the flow meter, the substrate can be appropriately handled.
前記測定器は、前記第２ラインの流量を計測可能な流量計であってもよいし、前記第１ラインまたは前記第２ラインの圧力を計測可能な圧力計であってもよい。 The measuring device may be a flow meter capable of measuring the flow rate of the second line, or a pressure gauge capable of measuring the pressure of the first line or the second line.
前記測定値に基づいて、前記第２面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部を備えるのが望ましい。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第１面との隙間に対応する。基板が吸着すると隙間が小さくなって流量が減ることから、基板が吸着されたか否かを精度よく判定できる。
It is preferable that the apparatus further includes a determination unit that determines whether or not the substrate is attracted to the second surface based on the measurement value.
The flow rate measured by the flow meter corresponds to a gap between the top ring main body and the first surface of the elastic film. When the substrate is sucked, the gap becomes smaller and the flow rate decreases, so that it is possible to accurately determine whether or not the substrate is sucked.
前記基板が前記第２面に吸着される際に、前記第３ラインを介して前記第２エリアを減圧し、前記第１ラインを介して前記第１エリアを加圧するとともに前記第２ラインを介して流体を流通する制御部を備え、前記判定部は、前記基板が前記第２面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第２面に前記基板が吸着されたか否かを判定するのが望ましい。
第１エリアを大気開放した状態で流量を計測することで、弾性膜が基板にストレスを与えるのを抑えることができる。
When the substrate is adsorbed on the second surface, the pressure in the second area is reduced through the third line, the pressure in the first area is increased through the first line, and the pressure is reduced through the second line. A control unit that circulates the fluid through the control unit, wherein the determination unit determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed on the second surface. It is desirable to make a decision.
By measuring the flow rate in a state where the first area is open to the atmosphere, it is possible to suppress the elastic film from applying stress to the substrate.
前記判定部は、前記第２エリアの減圧開始から所定時間経過した後に、前記測定器で計測される測定値に基づいて、前記第２面に前記基板が吸着されたか否かを判定するのが望ましい。
これにより、より高精度に判定できる。
The determination unit may determine whether or not the substrate has been attracted to the second surface based on a measurement value measured by the measuring device after a predetermined time has elapsed from the start of decompression of the second area. desirable.
Thereby, the determination can be performed with higher accuracy.
前記測定値で計測される流量に基づいて、前記第３ラインを介して前記第２エリアの圧力を制御する制御部を備えるのが望ましい。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第１面との隙間に対応する。この隙間は弾性膜の膨らみに対応する。よって、流量を監視することで弾性膜の膨らみを制御できる。
It is preferable to include a control unit that controls the pressure in the second area via the third line based on the flow rate measured by the measurement value.
The flow rate measured by the flow meter corresponds to a gap between the top ring main body and the first surface of the elastic film. This gap corresponds to the bulge of the elastic membrane. Therefore, the swelling of the elastic film can be controlled by monitoring the flow rate.
前記制御部は、前記測定値が所定範囲に収まるよう、前記第２エリアの圧力を制御するのが望ましい。
これにより、弾性膜の膨らみを所定範囲に維持できる。
It is preferable that the control unit controls the pressure in the second area so that the measured value falls within a predetermined range.
Thereby, the swelling of the elastic film can be maintained in a predetermined range.
前記制御部は、前記第２面に保持された基板をリリースする際、前記第１ラインを介して前記第１エリアを加圧するとともに前記第２ラインを介して前記第１エリアに流体を流通し、前記測定値に基づいて、前記第３ラインを介して前記第２エリアの圧力を制御するのが望ましい。 When releasing the substrate held on the second surface, the control unit pressurizes the first area via the first line and circulates a fluid to the first area via the second line. Preferably, the pressure in the second area is controlled via the third line based on the measured value.
前記制御部は、リリースノズルから所定位置に流体が噴射されるよう、前記第２エリアの圧力を制御するのが望ましい。
さらに望ましくは、前記所定位置は、前記第２面と前記保持された基板との間である。
これにより、リリースノズルから、弾性膜の第２面と基板との間に流体の噴射を継続でき、効果的に基板をリリースできる。
It is preferable that the control unit controls the pressure in the second area so that the fluid is ejected from the release nozzle to a predetermined position.
More preferably, the predetermined position is between the second surface and the held substrate.
Thus, the fluid can be continuously ejected from the release nozzle between the second surface of the elastic film and the substrate, and the substrate can be effectively released.
前記弾性膜には孔が形成されていないのが望ましい。
前記第２エリアは前記第１エリアと隣接していないのが望ましい。
これにより、第２エリアに基板が吸着しない場合には第１エリアと第１面との間の隙間が維持される。
Preferably, no holes are formed in the elastic film.
Preferably, the second area is not adjacent to the first area.
Thereby, when the substrate is not attracted to the second area, the gap between the first area and the first surface is maintained.
前記弾性膜の外周に設けられたリテーナリングを備えるのが望ましい。
前記リテーナリングは、内側リングと、その外側に設けられた外側リングと、を有してもよい。
It is desirable to have a retainer ring provided on the outer periphery of the elastic film.
The retainer ring may include an inner ring and an outer ring provided outside the inner ring.
また、本発明の別の態様によれば、上記基板保持装置と、前記基板保持装置に保持された基板を研磨するように構成された研磨テーブルと、を備える基板研磨装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate polishing apparatus including the substrate holding device and a polishing table configured to polish the substrate held by the substrate holding device.
また、本発明の別の態様によれば、基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第１面との間に形成された第２エリアを減圧しつつ、前記トップリング本体と前記弾性膜の第１面との間に形成された、前記第２エリアとは異なる第１エリアを加圧するとともに前記第１エリアに連通する第２ラインを介して流体を流通し、前記第１エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記弾性膜の、前記第１面とは反対側にある第２面に基板が吸着されたか否かを判定する、基板保持装置における基板吸着判定方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, the pressure of the second area formed between the top ring main body and the first surface of the elastic film in the substrate holding device is reduced, and the pressure of the top ring main body and the elastic film is reduced. A first area formed between the first area and the second area is pressurized and a fluid flows through a second line communicating with the first area while being pressurized. Provided is a method for determining whether or not a substrate has been sucked on a second surface of the elastic film, which is opposite to the first surface, based on a measured value according to the measured value. .
また、本発明の別の態様によれば、基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第１面との間に形成された第１エリアを加圧するとともに前記第１エリアに連通する第２ラインを介して流体を流通し、前記第１エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記トップリング本体と前記弾性膜の第１面との間に形成された、前記第１エリアとは異なる第２エリアの圧力を制御する、基板保持装置における圧力制御方法が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, a second line that presses a first area formed between a top ring main body and a first surface of an elastic film in a substrate holding device and communicates with the first area is provided. The first area formed between the top ring main body and the first surface of the elastic film is different from the first area based on a measurement value according to the flow rate of the first area. A pressure control method in a substrate holding device for controlling a pressure in a second area is provided.
また、本発明の別の態様によれば、第１部分の外側および内側にそれぞれ第１孔および第２孔が設けられたトップリング本体とともに用いられて基板保持装置を構成する弾性膜であって、前記第１部分と係合可能な第２部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第１面と、前記第１面とは反対側にあって基板を保持可能な第２面と、を備える弾性膜が提供される。
第１部分と第２部分とが係合することで、基板を保持した場合と、基板を保持していない場合との差が大きくなるため、基板吸着判定を精度よく行うことができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided an elastic film used together with a top ring main body having a first hole and a second hole provided outside and inside a first portion, respectively, and constituting a substrate holding device. A second portion engageable with the first portion, a first surface forming a plurality of areas between the first portion and the top ring main body; and a first surface opposite to the first surface for holding the substrate. And a possible second surface.
Since the first portion and the second portion are engaged with each other, a difference between the case where the substrate is held and the case where the substrate is not held becomes large, so that the substrate suction determination can be accurately performed.
前記第１部分は凹部であり、前記第２部分は凸部であるか、前記第１部分は凸部であり、前記第２部分は凹部であってもよい。 The first portion may be a concave portion and the second portion may be a convex portion, or the first portion may be a convex portion and the second portion may be a concave portion.
また、本発明の別の態様によれば、第１部分の外側および内側にそれぞれ第１孔および第２孔が設けられたトップリング本体と、前記第１部分と係合可能な第２部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第１面と、前記第１面とは反対側にあって基板を保持可能な第２面と、を有する弾性膜と、前記第１孔は前記複数のエリアのうちの第１エリアに位置しており、前記第１孔を介して前記第１エリアを加圧することが可能な第１ラインと、前記第２孔は前記第１エリアに位置しており、前記第２孔を介して前記第１エリアから排気することが可能な第２ラインと、前記第１エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、前記複数のエリアのうちの前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通し、前記第２エリアを加圧または減圧することが可能な第３ラインと、を備える基板保持装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a top ring main body having a first hole and a second hole provided outside and inside a first portion, respectively, and a second portion engageable with the first portion are provided. An elastic film that is provided and has a first surface that forms a plurality of areas between the top ring main body and a second surface that is opposite to the first surface and that can hold a substrate; The first hole is located in a first area of the plurality of areas, and a first line capable of pressurizing the first area via the first hole and the second hole are provided in the first area. A second line located in one area and capable of exhausting from the first area through the second hole, a measuring instrument whose measured value changes based on a flow rate in the first area, Communicating with a second area of the plurality of areas that is different from the first area; Substrate holding apparatus comprising: a third line that is capable of a rear elevated or reduced pressure, is provided.
前記トップリング本体の前記第１エリアに対応する部分には、放射状に広がる溝が設けられるのが望ましい。
これにより、第１エリア内の圧力の伝播を速くすることができる。
It is desirable that a groove corresponding to the first area of the top ring body be provided with a radially extending groove.
Thereby, the propagation of the pressure in the first area can be accelerated.
前記第１ラインと前記第２ラインとをバイパスするバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバルブとを有するのが望ましい。
バイパスライン上のバルブを開けることで、第１ラインおよび第２ラインの両方から同時に第１エリアを加圧可能となる。これにより、第１エリアを加圧する際に第２部分が第１部分に係合していても第１エリア全体を同じ圧力で速やかに加圧することができる。
It is desirable to have a bypass line that bypasses the first line and the second line, and a valve provided on the bypass line.
By opening the valve on the bypass line, the first area can be pressurized simultaneously from both the first line and the second line. Thus, even when the second portion is engaged with the first portion when the first area is pressed, the entire first area can be quickly pressed with the same pressure.
第１エリアの流量を計測することで、基板を適切に扱うことができる。 The substrate can be appropriately handled by measuring the flow rate in the first area.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、半導体ウエハなどの基板を基板研磨装置におけるトップリング（基板保持装置）に受け渡す際に、基板がトップリングに吸着されたか否かを精度よく判定することに主眼を置いている。
(First embodiment)
The first embodiment focuses on accurately determining whether or not a substrate has been attracted to a top ring when a substrate such as a semiconductor wafer is transferred to a top ring (substrate holding device) in a substrate polishing apparatus. ing.
図１は、基板研磨装置を含む基板処理装置の概略上面図である。本基板処理装置は、直径３００ｍｍあるいは４５０ｍｍの半導体ウエハ、フラットパネル、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）における磁性膜の製造工
程などにおいて、種々の基板を処理するものである。
FIG. 1 is a schematic top view of a substrate processing apparatus including a substrate polishing apparatus. The substrate processing apparatus includes a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm or 450 mm, a flat panel, an image sensor such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) or a charge coupled device (CCD), and a process of manufacturing a magnetic film in an MRAM (magnetoresistive random access memory). In the above, various substrates are processed.
基板処理装置は、略矩形状のハウジング１００と、多数の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート２００と、１または複数（図１に示す態様では４つ）の基板研磨装置３００と、１または複数（図１に示す態様では２つ）の基板洗浄装置４００と、基板乾燥装置５００と、搬送機構６００ａ〜６００ｄと、制御部７００とを備えている。 The substrate processing apparatus includes a substantially rectangular housing 100, a load port 200 on which a substrate cassette for stocking a large number of substrates is placed, and one or more (four in the embodiment shown in FIG. 1) substrate polishing apparatuses 300. The apparatus includes one or more (two in the embodiment shown in FIG. 1) substrate cleaning device 400, a substrate drying device 500, transfer mechanisms 600 a to 600 d, and a control unit 700.
ロードポート２００は、ハウジング１００に隣接して配置されている。ロードポート２００には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッド、
ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
The load port 200 is disposed adjacent to the housing 100. In the load port 200, an open cassette, a standard mechanical interface (SMIF) pod, or a FOUP (Front Opening Unified Pod) can be mounted. SMIF pod,
The FOUP is a hermetically sealed container in which an environment independent of an external space can be maintained by housing a substrate cassette therein and covering the substrate cassette with a partition wall.
基板を研磨する基板研磨装置３００、研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置４００、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置５００は、ハウジング１００内に収容されている。基板研磨装置３００は、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置４００および基板乾燥装置５００も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。 A substrate polishing apparatus 300 for polishing a substrate, a substrate cleaning apparatus 400 for cleaning a substrate after polishing, and a substrate drying apparatus 500 for drying a substrate after cleaning are accommodated in a housing 100. The substrate polishing apparatus 300 is arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus, and the substrate cleaning apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500 are also arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus.
ロードポート２００、ロードポート２００側に位置する基板研磨装置３００および基板乾燥装置５００に囲まれた領域には、搬送機構６００ａが配置されている。また、基板研磨装置３００ならびに基板洗浄装置４００および基板乾燥装置５００と平行に、搬送機構６００ｂが配置されている。 A transport mechanism 600a is disposed in an area surrounded by the load port 200, the substrate polishing apparatus 300 located on the load port 200 side, and the substrate drying apparatus 500. In addition, a transport mechanism 600b is arranged in parallel with the substrate polishing apparatus 300, the substrate cleaning apparatus 400, and the substrate drying apparatus 500.
搬送機構６００ａは、研磨前の基板をロードポート２００から受け取って搬送機構６００ｂに受け渡したり、乾燥後の基板を基板乾燥装置５００から受け取ったりする。 The transfer mechanism 600a receives the substrate before polishing from the load port 200 and transfers it to the transfer mechanism 600b, or receives the dried substrate from the substrate drying device 500.
搬送機構６００ｂは、例えばリニアトランスポータであり、搬送機構６００ａから受け取った研磨前の基板を基板研磨装置３００に受け渡す。後述するように、基板研磨装置３００におけるトップリング（不図示）は真空吸着により搬送機構６００ｂから基板を受け取る。また、基板研磨装置３００は研磨後の基板を搬送機構６００ｂにリリースし、その基板は洗浄装置４００に受け渡される。 The transport mechanism 600b is, for example, a linear transporter, and transfers the substrate before polishing received from the transport mechanism 600a to the substrate polishing apparatus 300. As described below, a top ring (not shown) in the substrate polishing apparatus 300 receives a substrate from the transport mechanism 600b by vacuum suction. The substrate polishing apparatus 300 releases the polished substrate to the transport mechanism 600b, and the substrate is transferred to the cleaning apparatus 400.
さらに、２つの基板洗浄装置４００間に、これら基板洗浄装置４００間で基板の受け渡しを行う搬送機構６００ｃが配置されている。また、基板洗浄装置４００と基板乾燥装置５００との間に、これら基板洗浄装置４００と基板乾燥装置５００間で基板の受け渡しを行う搬送機構６００ｄが配置されている。 Further, a transport mechanism 600c for transferring a substrate between the two substrate cleaning apparatuses 400 is disposed between the two substrate cleaning apparatuses 400. Further, between the substrate cleaning device 400 and the substrate drying device 500, a transfer mechanism 600d for transferring the substrate between the substrate cleaning device 400 and the substrate drying device 500 is disposed.
制御部７００は基板処理装置の各機器の動きを制御するものであり、ハウジング１００の内部に配置されてもよいし、ハウジング１００の外部に配置されてもよいし、基板研磨装置３００、基板洗浄装置４００および基板乾燥装置５００のそれぞれに設けられてもよい。 The control unit 700 controls the movement of each device of the substrate processing apparatus. The control unit 700 may be disposed inside the housing 100 or may be disposed outside the housing 100. It may be provided in each of the apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500.
図２および図３は、それぞれ基板研磨装置３００の概略斜視図および概略断面図である。基板研磨装置３００は、トップリング１と、下部にトップリング１が連結されたトップリングシャフト２と、研磨パッド３ａを有する研磨テーブル３と、研磨液を研磨テーブル３上に供給するノズル４と、トップリングヘッド５と、支持軸６とを有する。 2 and 3 are a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view of the substrate polishing apparatus 300, respectively. The substrate polishing apparatus 300 includes a top ring 1, a top ring shaft 2 having the top ring 1 connected to a lower portion, a polishing table 3 having a polishing pad 3a, a nozzle 4 for supplying a polishing liquid onto the polishing table 3, It has a top ring head 5 and a support shaft 6.
トップリング１は基板Ｗを保持するものであり、図３に示すように、トップリング本体１１（キャリア）、円環状のリテーナリング１２、トップリング本体１１の下方かつリテーナリング１２の内側に設けられた可撓性のメンブレン１３（弾性膜）、トップリング本体１１とリテーナリング１２との間に設けられたエアバッグ１４、圧力制御装置７などから構成される。 The top ring 1 holds the substrate W, and as shown in FIG. 3, is provided with a top ring main body 11 (carrier), an annular retainer ring 12, and below the top ring main body 11 and inside the retainer ring 12. A flexible membrane 13 (elastic membrane), an airbag 14 provided between the top ring main body 11 and the retainer ring 12, a pressure control device 7, and the like.
リテーナリング１２はトップリング本体１１の外周部に設けられる。保持された基板Ｗの周縁はリテーナリング１２に囲まれることとなり、研磨中に基板Ｗがトップリング１から飛び出さないようになっている。なお、リテーナリング１２は１つの部材であってもよいし、内側リングおよびその外側に設けられた外側リングからなる２重リング構成であってもよい。後者の場合、外側リングをトップリング本体１１に固定し、内側リングとトップリング本体１１との間にエアバッグ１４を設けてもよい。 The retainer ring 12 is provided on an outer peripheral portion of the top ring main body 11. The peripheral edge of the held substrate W is surrounded by the retainer ring 12 so that the substrate W does not jump out of the top ring 1 during polishing. The retainer ring 12 may be a single member, or may have a double ring configuration including an inner ring and an outer ring provided outside the inner ring. In the latter case, the outer ring may be fixed to the top ring main body 11, and the airbag 14 may be provided between the inner ring and the top ring main body 11.
メンブレン１３はトップリング本体１１と対向して設けられる。そして、メンブレン１３の上面はトップリング本体１１との間に複数の同心円状のエリアを形成する。１または複数のエリアを減圧することで、メンブレン１３の下面が基板Ｗの上面を保持できる。 The membrane 13 is provided to face the top ring main body 11. The upper surface of the membrane 13 forms a plurality of concentric areas with the top ring body 11. By reducing the pressure in one or a plurality of areas, the lower surface of the membrane 13 can hold the upper surface of the substrate W.
エアバッグ１４はトップリング本体１１とリテーナリング１２との間に設けられる。エアバッグ１４により、リテーナリング１２はトップリング本体１１に対して鉛直方向に相対移動できる。 The airbag 14 is provided between the top ring main body 11 and the retainer ring 12. The airbag 14 allows the retainer ring 12 to move relative to the top ring body 11 in the vertical direction.
圧力制御装置７は、トップリング本体１１とメンブレン１３との間に流体を供給したり、真空引きしたり、大気開放したりして、トップリング本体１１とメンブレン１３との間に形成される各エリアの圧力を個別に調整する。また、圧力制御装置７は基板Ｗがメンブレン１３に吸着されたか否かを判定する。圧力制御装置７の構成については、後に詳しく説明する。 The pressure control device 7 supplies a fluid between the top ring main body 11 and the membrane 13, evacuates the air, and releases the fluid to the atmosphere to form each of the fluids formed between the top ring main body 11 and the membrane 13. Adjust the area pressure individually. Further, the pressure control device 7 determines whether or not the substrate W is adsorbed on the membrane 13. The configuration of the pressure control device 7 will be described later in detail.
図２において、トップリングシャフト２の下端はトップリング１の上面中央に連結されている。不図示の昇降機構がトップリングシャフト２を昇降させることで、トップリング１に保持された基板Ｗの下面が研磨パッド３ａに接触したり離れたりする。また、不図示のモータがトップリングシャフト２を回転させることでトップリング１が回転し、これによって保持された基板Ｗも回転する。 In FIG. 2, the lower end of the top ring shaft 2 is connected to the center of the upper surface of the top ring 1. When the lifting mechanism (not shown) raises and lowers the top ring shaft 2, the lower surface of the substrate W held by the top ring 1 comes into contact with or separates from the polishing pad 3a. The top ring 1 is rotated by rotating the top ring shaft 2 by a motor (not shown), and the substrate W held by the rotation is also rotated.
研磨テーブル３の上面には研磨パッド３ａが設けられる。研磨テーブル３の下面は回転軸に接続されており、研磨テーブル３は回転可能となっている。研磨液がノズル４から供給され、研磨パッド３ａに基板Ｗの下面が接触した状態で基板Ｗおよび研磨テーブル３が回転することで、基板Ｗが研磨される。 A polishing pad 3a is provided on the upper surface of the polishing table 3. The lower surface of the polishing table 3 is connected to a rotating shaft, and the polishing table 3 is rotatable. The polishing liquid is supplied from the nozzle 4, and the substrate W and the polishing table 3 are rotated while the lower surface of the substrate W is in contact with the polishing pad 3a, whereby the substrate W is polished.
図３のトップリングヘッド５は、一端にトップリングシャフト２が連結され、他端に支持軸６が連結される。不図示のモータが支持軸６を回転させることでトップリングヘッド５が揺動し、トップリング１が研磨パッド３ａ上と、基板受け渡し位置（不図示）との間を行き来する。 The top ring head 5 of FIG. 3 has one end connected to the top ring shaft 2 and the other end connected to the support shaft 6. When a motor (not shown) rotates the support shaft 6, the top ring head 5 swings, and the top ring 1 moves back and forth between the polishing pad 3a and a substrate transfer position (not shown).
続いて、図１の搬送機構６００ｂから図２および図３のトップリング１に基板を受け渡す際の動作を説明する。
図４および図５は、搬送機構６００ｂからトップリング１への基板受け渡しを詳しく説明する図である。図４は搬送機構６００ｂおよびトップリング１を側方から見た図であり、図５はこれらを上方から見た図である。
Subsequently, an operation when the substrate is transferred from the transport mechanism 600b in FIG. 1 to the top ring 1 in FIGS. 2 and 3 will be described.
FIGS. 4 and 5 are diagrams illustrating in detail the transfer of the substrate from the transport mechanism 600b to the top ring 1. FIG. FIG. 4 is a diagram of the transport mechanism 600b and the top ring 1 as viewed from the side, and FIG. 5 is a diagram of these as viewed from above.
図４（ａ）に示すように、搬送機構６００ｂのハンド６０１上に基板Ｗが載置されている。また、基板Ｗの受け渡しには、リテーナリングステーション８００が用いられる。リテーナリングステーション８００は、トップリング１のリテーナリング１２を押し上げる押し上げピン８０１を有する。なお、リテーナリングステーション８００はリリースノズルを有してもよいが、図示していない。 As shown in FIG. 4A, the substrate W is placed on the hand 601 of the transport mechanism 600b. The substrate W is transferred using a retainer station 800. The retainer ring station 800 has a push-up pin 801 that pushes up the retainer ring 12 of the top ring 1. In addition, the retainer ring station 800 may have a release nozzle, but is not shown.
図５に示すように、ハンド６０１は基板Ｗの下面の外周側の一部を支持する。そして、押し上げピン８０１とハンド６０１とが互いに接触しないように配置されている。 As shown in FIG. 5, the hand 601 supports a part of the lower surface of the substrate W on the outer peripheral side. The push-up pin 801 and the hand 601 are arranged so as not to contact each other.
図４（ａ）に示す状態で、トップリング１が下降するとともに、搬送機構６００ｂが上昇する。トップリング１の下降により、押し上げピン８０１がリテーナリング１２を押し上げ、基板Ｗがメンブレン１３に接近する。さらに搬送機構６００ｂが上昇すると、基板Ｗの上面がメンブレン１３の下面に接触する（図４（ｂ））。 In the state shown in FIG. 4A, the top ring 1 is lowered, and the transport mechanism 600b is raised. As the top ring 1 descends, the push-up pins 801 push up the retainer ring 12, and the substrate W approaches the membrane 13. When the transport mechanism 600b further rises, the upper surface of the substrate W contacts the lower surface of the membrane 13 (FIG. 4B).
この状態で、メンブレン１３とトップリング本体１１との間に形成されたエリアを減圧することで、トップリング１のメンブレン１３の下面に基板Ｗが吸着される。ただし、場合によってはメンブレン１３の下面に基板Ｗが吸着されなかったり、一旦吸着した後に落下したりしてしまうこともあり得る。そのため、本実施形態では、後述するようにして基板Ｗがメンブレン１３に吸着されているか否かの判定（基板吸着判定）を行う。
その後、搬送機構６００ｂは下降する（図４（ｃ））。
In this state, by reducing the pressure in the area formed between the membrane 13 and the top ring main body 11, the substrate W is adsorbed on the lower surface of the membrane 13 of the top ring 1. However, in some cases, the substrate W may not be adsorbed on the lower surface of the membrane 13 or may drop after being once adsorbed. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the substrate W is being sucked by the membrane 13 (substrate suction determination) as described later.
Thereafter, the transport mechanism 600b descends (FIG. 4C).
続いて、トップリング１について説明する。
図６Ａは、第１の実施形態におけるトップリング１の構造を模式的に示す断面図である。メンブレン１３には、トップリング本体１１に向かって上方に延びる周壁１３ａ〜１３ｈが形成されている。これら周壁１３ａ〜１３ｈにより、メンブレン１３の上面とトップリング本体１１の下面との間に、周壁１３ａ〜１３ｈによって区切られた同心円状のエリア１３１〜１３８が形成される。なお、メンブレン１３の下面には孔が形成されていないのが望ましい。
Next, the top ring 1 will be described.
FIG. 6A is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of the top ring 1 according to the first embodiment. In the membrane 13, peripheral walls 13a to 13h extending upward toward the top ring main body 11 are formed. By these peripheral walls 13a to 13h, concentric areas 131 to 138 defined by the peripheral walls 13a to 13h are formed between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring main body 11. Preferably, no holes are formed in the lower surface of the membrane 13.
トップリング本体１１を貫通して一端がエリア１３１〜１３８にそれぞれ連通する流路１４１〜１４８が形成されている。また、リテーナリング１２の直上には弾性膜からなるエアバッグ１４が設けられており、一端がエアバッグ１４に連通する流路１４９が同様に形成されている。流路１４１〜１４９の他端は圧力制御装置７に接続されている。流路１４１〜１４９上に圧力センサや流量センサを設けてもよい。
さらに基板吸着判定用に、トップリング本体１１を貫通して一端がエリア１３１に連通する流路１５０が形成されている。流路１５０の他端は大気開放される。
Channels 141 to 148 are formed penetrating the top ring main body 11 and having one ends communicating with the areas 131 to 138, respectively. An airbag 14 made of an elastic film is provided directly above the retainer ring 12, and a flow path 149 having one end communicating with the airbag 14 is similarly formed. The other ends of the channels 141 to 149 are connected to the pressure control device 7. A pressure sensor or a flow sensor may be provided on the channels 141 to 149.
Further, a flow path 150 that penetrates through the top ring main body 11 and has one end communicating with the area 131 is formed for substrate suction determination. The other end of the channel 150 is open to the atmosphere.
圧力制御装置７は、各流路１４１〜１４９にそれぞれ設けられたバルブＶ１〜Ｖ９および圧力レギュレータＲ１〜Ｒ９と、制御部７１と、圧力調整器７２とを有する。また、基板吸着判定用に、圧力制御装置７は、流路１５０に設けられたバルブＶ１０および流量計ＦＳと、判定部７３とを有する。なお、バルブＶ１０を閉じた場合には流量が生じないため、バルブＶ１０と流量計ＦＳとの設置順は問わない。 The pressure control device 7 includes valves V1 to V9 and pressure regulators R1 to R9 provided in the respective flow paths 141 to 149, a control unit 71, and a pressure regulator 72. In addition, the pressure control device 7 includes a valve V10 and a flow meter FS provided in the flow path 150 and a determination unit 73 for determining the substrate suction. Since the flow does not occur when the valve V10 is closed, the order of installation of the valve V10 and the flow meter FS does not matter.
制御部７１はバルブＶ１〜Ｖ１０、圧力レギュレータＲ１〜Ｒ９および圧力調整器７２を制御する。 The control unit 71 controls the valves V1 to V10, the pressure regulators R1 to R9, and the pressure regulator 72.
圧力調整器７２は流路１４１〜１４９の一端に接続され、制御部７１の制御に応じてエリア１３１〜１３８およびエアバッグ１４の圧力調整を行う。具体的には、圧力調整器７２は、各流路１４１〜１４９を介してエアなどの流体を供給してエリア１３１〜１３８およびエアバッグ１４を加圧したり、真空引きしてエリア１３１〜１３８およびエアバッグ１４を減圧したり、エリア１３１〜１３８およびエアバッグ１４を大気開放したりする。 The pressure regulator 72 is connected to one end of the flow paths 141 to 149, and adjusts the pressure of the areas 131 to 138 and the airbag 14 under the control of the control unit 71. Specifically, the pressure regulator 72 supplies a fluid such as air through each of the flow paths 141 to 149 to pressurize the areas 131 to 138 and the airbag 14 or to evacuate the areas 131 to 138 and The pressure of the airbag 14 is reduced, and the areas 131 to 138 and the airbag 14 are opened to the atmosphere.
図６Ａの場合では各流路１４１〜１４９にそれぞれ１つずつのバルブＶ１〜Ｖ９が接続された例が示されている。図６Ｂは図６Ａの変形例であり、各流路１４１〜１４９に対して複数のバルブが接続されていてもよい。図６Ｂは例として流路１４３に３つのバルブＶ３−１、Ｖ３−２、およびＶ３−３を接続した場合を示している。バルブＶ３−１は圧力レギュレータＲ３に接続され、バルブＶ３−２は大気開放源に接続され、バルブＶ３−３は真空源に接続されている。エリア１３３を加圧する場合には、バルブＶ３−２およびＶ３−３を閉止し、バルブＶ３−１を開放し圧力レギュレータＲ３を作動させる。エリア１３３を大気開放状態とする場合には、バルブＶ３−１およびＶ３−３を閉止し、バルブＶ３−２を開放する。エリア１３３を真空状態とする場合には、バルブＶ３−１およびＶ３−２を閉止し、バルブＶ３−３を開放する。 FIG. 6A shows an example in which one valve V1 to V9 is connected to each of the channels 141 to 149, respectively. FIG. 6B is a modification of FIG. 6A, and a plurality of valves may be connected to each of the channels 141 to 149. FIG. 6B shows a case where three valves V3-1, V3-2, and V3-3 are connected to the flow path 143 as an example. The valve V3-1 is connected to the pressure regulator R3, the valve V3-2 is connected to a source open to the atmosphere, and the valve V3-3 is connected to a vacuum source. When pressurizing the area 133, the valves V3-2 and V3-3 are closed, the valve V3-1 is opened, and the pressure regulator R3 is operated. When the area 133 is to be opened to the atmosphere, the valves V3-1 and V3-3 are closed and the valve V3-2 is opened. When the area 133 is in a vacuum state, the valves V3-1 and V3-2 are closed, and the valve V3-3 is opened.
図６Ａにおいては、例えば、エリア１３５を加圧するためには、制御部７１は、バルブＶ５を開き、エリア１３５にエアが供給されるよう圧力調整器７２を制御する。このことを単に、制御部７１がエリア１３５を加圧する、などと表現する。 In FIG. 6A, for example, to pressurize the area 135, the control unit 71 opens the valve V <b> 5 and controls the pressure regulator 72 so that air is supplied to the area 135. This is simply expressed as that the control unit 71 presses the area 135.
流量計ＦＳは、流路１５０を流れる流体の流量、言い換えると、エリア１３１に流れる流体の流量を計測し、計測結果を判定部７３に通知する。なお、流量とは、特に断らない限り、単位時間あたりに流れる流体（特にエア）の体積を言う。なお、流量計ＦＳは流路１５０の流量を計測できればその配置位置に特に制限はなく、流路１４１と流路１５０は繋がっているため、例えば流路１４１に配置してもよい。
判定部７３は流量計ＦＳで計測された流量に基づいて基板吸着判定を行う。
The flow meter FS measures the flow rate of the fluid flowing in the flow path 150, in other words, the flow rate of the fluid flowing in the area 131, and notifies the determination unit 73 of the measurement result. The flow rate refers to the volume of a fluid (particularly, air) flowing per unit time, unless otherwise specified. The position of the flow meter FS is not particularly limited as long as the flow rate of the flow path 150 can be measured. Since the flow path 141 and the flow path 150 are connected, the flow meter FS may be disposed in the flow path 141, for example.
The determination unit 73 makes a substrate suction determination based on the flow rate measured by the flow meter FS.
図７は、トップリング１におけるトップリング本体１１およびメンブレン１３の詳細を示す断面図である。図示のように、メンブレン１３は、基板Ｗに接触する円形の当接部１３０と、当接部１３０に直接または間接に接続される８つの周壁１３ａ〜１３ｈを有している。当接部１３０は基板Ｗの裏面、すなわち研磨すべき表面とは反対側の面に接触して保持する。また、当接部１３０は、研磨時には基板Ｗを研磨パッド３ａに対して押し付ける。周壁１３ａ〜１３ｈは、同心状に配置された環状の周壁である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing details of the top ring main body 11 and the membrane 13 in the top ring 1. As illustrated, the membrane 13 has a circular contact portion 130 that contacts the substrate W, and eight peripheral walls 13a to 13h that are connected directly or indirectly to the contact portion 130. The contact portion 130 is held in contact with the back surface of the substrate W, that is, the surface opposite to the surface to be polished. Further, the contact portion 130 presses the substrate W against the polishing pad 3a during polishing. The peripheral walls 13a to 13h are annular peripheral walls arranged concentrically.
周壁１３ａ〜１３ｈの上端は保持リング２２，２４，２６，２８とトップリング本体１１の下面との間に挟持され、トップリング本体１１に取り付けられている。これら保持リング２２，２４，２６，２８は保持手段（図示せず）によってトップリング本体１１に着脱可能に固定されている。したがって、保持手段を解除すると、保持リング２２，２４，２６，２８がトップリング本体１１から離れ、これによってメンブレン１３をトップリング本体１１から取り外すことができる。保持手段としてはねじなどを用いることが出来る。 The upper ends of the peripheral walls 13 a to 13 h are sandwiched between the holding rings 22, 24, 26, 28 and the lower surface of the top ring main body 11, and are attached to the top ring main body 11. These holding rings 22, 24, 26, 28 are detachably fixed to the top ring main body 11 by holding means (not shown). Accordingly, when the holding means is released, the holding rings 22, 24, 26, and 28 are separated from the top ring main body 11, whereby the membrane 13 can be removed from the top ring main body 11. A screw or the like can be used as the holding means.
保持リング２２，２４，２６，２８はそれぞれエリア１３２，１３４，１３６，１３８内にある。そして、トップリング本体１１および保持リング２２，２４，２６，２８を流路１４２，１４４，１４６，１４８がそれぞれ貫通している。また、トップリング本体１１はエリア１３１，１３３，１３５，１３７にそれぞれ向かって下方に突出した突出部２１，２３，２５，２７を有する。そして、突出部２１，２３，２５，２７を流路１４１，１４３，１４５，１４７がそれぞれ貫通している。また、図示していないが突出部２１を流路１５０が貫通している。 The retaining rings 22, 24, 26, 28 are in areas 132, 134, 136, 138, respectively. The flow paths 142, 144, 146, and 148 pass through the top ring main body 11 and the holding rings 22, 24, 26, and 28, respectively. In addition, the top ring body 11 has protrusions 21, 23, 25, and 27 protruding downward toward the areas 131, 133, 135, and 137, respectively. The flow paths 141, 143, 145, and 147 pass through the protruding portions 21, 23, 25, and 27, respectively. Although not shown, the flow path 150 penetrates the protrusion 21.
保持リング２２，２４，２６，２８および突出部２１，２３，２５，２７の下面は同一平面上にあるのが望ましい。これら下面が基板Ｗを吸着保持した場合の基準面を形成するためである。 Preferably, the lower surfaces of the retaining rings 22, 24, 26, 28 and the projections 21, 23, 25, 27 are coplanar. This is because these lower surfaces form a reference surface when the substrate W is held by suction.
また、同下面とメンブレン１３との間には、流路１４１から流路１５０へエアが流れることが可能な隙間ｇ（図１１などで後述記載）がある。基板Ｗがメンブレン１３の下面に吸着すると、メンブレン１３はトップリング本体１１側に引き上げられるため、この隙間ｇはほとんどなくなる。隙間ｇが小さすぎると、基板Ｗが吸着されているときと吸着されていないときとで、隙間ｇの変化の差が小さく、後述する判定のマージンが小さくなってしまう。一方、隙間ｇが大きすぎると、基板の吸着時にメンブレン１３の周壁１３ａ〜１３ｈを大きく収縮させる必要があり、周壁１３ａ〜１３ｈから基板Ｗに対する下向きの反発力が大きくなって吸着力が低下したり基板が破損したりしてしまう。
以上を考慮して隙間ｇの幅を適切に設定する必要があり、具体的には０．１〜２ｍｍ程度であるのが望ましく、０．５ｍｍ程度であるのがより望ましい。
Further, between the lower surface and the membrane 13, there is a gap g (described later in FIG. 11 and the like) through which air can flow from the flow path 141 to the flow path 150. When the substrate W is attracted to the lower surface of the membrane 13, the membrane g is pulled up to the top ring main body 11 side, so that the gap g is almost eliminated. If the gap g is too small, the difference in the change in the gap g between when the substrate W is sucked and when the substrate W is not sucked is small, and the margin for determination described below is small. On the other hand, if the gap g is too large, the peripheral walls 13a to 13h of the membrane 13 must be largely contracted when the substrate is adsorbed, and the downward repulsive force from the peripheral walls 13a to 13h on the substrate W increases, and the adsorbing force decreases. The substrate may be damaged.
In consideration of the above, it is necessary to appropriately set the width of the gap g. Specifically, the width is preferably about 0.1 to 2 mm, and more preferably about 0.5 mm.
図８は、図７のＡ−Ａ’断面図である。図示のように、突出部２１には、流路１４１（図７）と連通する孔２１ａと、流路１５０と連通する孔２１ｂが形成されている。また、突出部２３，２５，２７には、それぞれ流路１４３，１４５，１４７と連通する孔２３ａ，２５ａ，２７ａが形成されている。さらに、保持リング２２，２４，２６には、それぞれ流路１４２，１４４，１４６と連通する孔２２ａ，２４ａ，２６ａが形成されている。なお、孔の数や配置に特に制限はない。 FIG. 8 is a sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. As shown, the protrusion 21 has a hole 21a communicating with the flow path 141 (FIG. 7) and a hole 21b communicating with the flow path 150. In addition, holes 23a, 25a, 27a communicating with the flow paths 143, 145, 147 are formed in the protruding portions 23, 25, 27, respectively. Further, holes 22a, 24a, 26a communicating with the flow paths 142, 144, 146 are formed in the holding rings 22, 24, 26, respectively. The number and arrangement of the holes are not particularly limited.
図９は、トップリング１における各バルブの動作を説明する図である。基板Ｗを吸着したり研磨したりする際には、エリア１３２〜１３７のうち任意の１以上のエリアの圧力を調整すればよいが、以下では、エリア１３３の圧力を調整する場合を示し、他のエリア１３２，１３４〜１３７は任意の圧力調整が可能である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of each valve in the top ring 1. When the substrate W is sucked or polished, the pressure in one or more of the areas 132 to 137 may be adjusted, but the following describes a case in which the pressure in the area 133 is adjusted. In the areas 132, 134 to 137, arbitrary pressure adjustment is possible.
アイドリング時などにメンブレン１３を開放する場合、制御部７１はバルブＶ１，Ｖ３，Ｖ１０を開き、エリア１３１，１３３を大気開放する。 When opening the membrane 13 at the time of idling or the like, the control unit 71 opens the valves V1, V3, and V10 to open the areas 131 and 133 to the atmosphere.
基板Ｗを研磨する場合、メンブレン１３を加圧して基板Ｗを研磨パッド３ａに押し付けるべく、制御部７１はバルブＶ１，Ｖ３を開いてエリア１３１，１３３を加圧するとともに、バルブＶ１０を閉じる。 When polishing the substrate W, the control unit 71 opens the valves V1 and V3 to press the areas 131 and 133 and closes the valve V10 so as to press the membrane 13 and press the substrate W against the polishing pad 3a.
基板Ｗを搬送機構６００ｂからトップリング１に受け渡してメンブレン１３に吸着させる場合、制御部７１はバルブＶ３を開いてエリア１３３を減圧する。さらに基板吸着判定を行うために、制御部７１はバルブＶ１を開いてエリア１３１を若干加圧しつつ、バルブＶ１０を開いてエリア１３１を大気開放する。そして、流量計ＦＳによる計測値に基づき、次のようにして判定部７３は基板がメンブレン１３に吸着したか否かを判定する。 When transferring the substrate W from the transport mechanism 600b to the top ring 1 and adsorbing the substrate W on the membrane 13, the control unit 71 opens the valve V3 to reduce the pressure in the area 133. Further, in order to perform the substrate suction determination, the control unit 71 opens the valve V10 to open the area 131 to the atmosphere while slightly opening the valve 131 to slightly pressurize the area 131. Then, based on the value measured by the flow meter FS, the determination unit 73 determines whether or not the substrate has been adsorbed to the membrane 13 as follows.
図１０は、基板吸着判定の手順を示すフローチャートである。以下、流量計ＦＳが設けられたエリア１３１を「判定エリア」と呼び、吸着のために減圧されるエリア１３３を「吸着エリア」と呼ぶ。 FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure of the substrate suction determination. Hereinafter, the area 131 provided with the flow meter FS is referred to as a “determination area”, and the area 133 that is depressurized for suction is referred to as an “adsorption area”.
まず、制御部７１は吸着エリア１３３を減圧する（ステップＳ１）。そして、制御部７１はバルブＶ１を開いて判定エリア１３１を加圧するとともに、バルブＶ１０を開いて判定エリア１３１を大気開放する（ステップＳ２）。つまり、制御部７１は、流路１４１を介して判定エリア１３１を加圧しつつ、流路１５０を介して判定エリア１３１を大気開放する。 First, the control unit 71 decompresses the suction area 133 (Step S1). Then, the control unit 71 opens the valve V1 to pressurize the determination area 131, and opens the valve V10 to open the determination area 131 to the atmosphere (step S2). That is, the control unit 71 opens the determination area 131 to the atmosphere through the flow path 150 while pressurizing the determination area 131 through the flow path 141.
なお、ステップＳ１では、制御部７１が吸着エリア１３３を−５００ｈＰａ程度に減圧するのに対し、ステップＳ２では、制御部７１が判定エリア１３１を２００ｈＰａ以下、望ましくは５０ｈＰａ程度に加圧する。判定エリア１３１を加圧しすぎると、基板Ｗに下向きに作用する力が大きくなり、基板吸着の妨げになるためである。 In step S1, the control unit 71 depressurizes the suction area 133 to about -500 hPa, whereas in step S2, the control unit 71 pressurizes the determination area 131 to 200 hPa or less, preferably about 50 hPa. This is because, if the determination area 131 is excessively pressurized, the force acting downward on the substrate W increases, which hinders substrate suction.
次いで、判定部７３は所定の判定開始時間Ｔ０が経過するまで待機する（ステップＳ３）。判定開始時間Ｔ０が経過すると、判定部７３は流量計ＦＳが計測した流量と所定の閾値との比較を行って、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されたか否かを判定する（ステップＳ４）。 Next, the determination unit 73 waits until a predetermined determination start time T0 elapses (step S3). When the determination start time T0 has elapsed, the determination unit 73 compares the flow rate measured by the flow meter FS with a predetermined threshold to determine whether or not the substrate W has been adsorbed on the membrane 13 (step S4).
図１１は、吸着に失敗した場合のメンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図である。基板Ｗが吸着しない場合、メンブレン１３は可撓性を有するため、メンブレン１３における吸着エリア１３３に対応する部分はトップリング本体１１に引き上げられるが、判定エリア１３１に対応する部分は引き上げられず、トップリング本体１１との間に隙間ｇが残る。そのため、流量計ＦＳで計測される流量は大きくなる。 FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 when the suction has failed. When the substrate W is not sucked, the portion of the membrane 13 corresponding to the suction area 133 is pulled up by the top ring main body 11 because the membrane 13 is flexible, but the portion corresponding to the determination area 131 is not pulled up. A gap g remains between the ring main body 11 and the ring main body 11. Therefore, the flow rate measured by the flow meter FS increases.
図１２は、吸着に成功した場合の基板Ｗ、メンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図である。基板Ｗが吸着すると、判定エリア１３１に対応する部分を含むメンブレン１３全体が引き上げられてトップリング本体１１に密着する。そのため、隙間ｇがほとんどなくなって流量計ＦＳで計測される流量は小さくなる。 FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross section of the substrate W, the membrane 13 and the top ring main body 11 when suction is successful. When the substrate W is sucked, the entire membrane 13 including the portion corresponding to the determination area 131 is pulled up and comes into close contact with the top ring main body 11. Therefore, the gap g is almost eliminated, and the flow rate measured by the flow meter FS becomes small.
以上から分かるように、判定エリア１３１に流れる流量は隙間ｇの大きさと対応しており、隙間ｇが大きいほど流量は大きくなる。 As can be seen from the above, the flow rate flowing to the determination area 131 corresponds to the size of the gap g, and the larger the gap g, the larger the flow rate.
そこで、流量が閾値以下である場合（すなわち隙間ｇが小さい場合）、判定部７３は基板Ｗの吸着に成功した（あるいは基板Ｗが吸着している）と判定する（図１０のステップＳ４のＹＥＳ，Ｓ５、図１２）。そして、基板処理装置はトップリング１による基板Ｗの搬送などの動作を継続する（ステップＳ６）。その後も、基板Ｗの吸着が継続しているべきであれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ４の判定が繰り返される。 Therefore, when the flow rate is equal to or less than the threshold value (that is, when the gap g is small), the determination unit 73 determines that the suction of the substrate W has succeeded (or that the substrate W has been sucked) (YES in step S4 in FIG. 10). , S5, FIG. 12). Then, the substrate processing apparatus continues operations such as transport of the substrate W by the top ring 1 (Step S6). After that, if the suction of the substrate W should be continued (YES in step S7), the determination in step S4 is repeated.
一方、所定のエラー確認時間が経過しても流量が閾値より大きい場合（すなわち隙間ｇが大きい場合）、判定部７３は基板Ｗの吸着に失敗した（あるいは基板Ｗが吸着していない）と判定する（Ｓ４のＮＯ，Ｓ８のＹＥＳ，Ｓ９、図１１）。そして、基板処理装置は動作を停止し、必要に応じてエラーを発報する（ステップＳ１０）。 On the other hand, if the flow rate is larger than the threshold value even after the predetermined error confirmation time has elapsed (that is, if the gap g is large), the determination unit 73 determines that the suction of the substrate W has failed (or that the substrate W has not been sucked). (NO in S4, YES in S8, S9, FIG. 11). Then, the substrate processing apparatus stops its operation, and issues an error if necessary (step S10).
本実施形態では、一旦基板Ｗがメンブレン１３に吸着したことが確認できた後も、判定を継続する（ステップＳ７のＹＥＳ，Ｓ４）。そのため、基板Ｗの搬送中などに基板Ｗが落下したような場合には、流量が閾値より大きくなって基板Ｗが存在しなくなったことを検出できる（ステップＳ９）。 In the present embodiment, the determination is continued even after it has been confirmed once that the substrate W has been adsorbed on the membrane 13 (YES in step S7, S4). Therefore, when the substrate W falls during transportation of the substrate W or the like, it can be detected that the flow rate becomes larger than the threshold value and the substrate W does not exist (step S9).
図１３は、吸着開始後に流量計ＦＳで計測される流量を模式的に示す図であり、実線は吸着に成功した場合、破線は吸着に失敗した場合、一点鎖線は一旦吸着に成功したがその後に落下した場合に流量計ＦＳで計測される各流量を示しており、横軸は時間を示している。 FIG. 13 is a diagram schematically showing the flow rate measured by the flow meter FS after the start of the adsorption. , The respective flow rates measured by the flow meter FS when falling are shown, and the horizontal axis shows time.
図示のように、時刻ｔ１で吸着を開始すると（図１０のステップＳ１）、流量は増加する。吸着が成功するか失敗するかに関わらず、吸着開始時点ではメンブレン１３の上面とトップリング本体１１の下面との間に隙間ｇがあり、エアが流れるためである。 As shown, when the adsorption is started at time t1 (step S1 in FIG. 10), the flow rate increases. This is because there is a gap g between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring main body 11 at the time of starting suction, regardless of whether suction succeeds or fails.
吸着成功の場合（同図の実線）、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されるため、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇが小さくなる。よって、ある時刻ｔ２以降、流量が減り始める。そして、流量が閾値以下となった時刻ｔ３において、吸着に成功したと判定される（図１０のステップＳ５）。その後、図１３の時刻ｔ４において基板Ｗがメンブレン１３に完全に吸着されると、メンブレン１３とトップリング本体１１との隙間ｇがほとんどなくなって流量はほぼ一定となる。 In the case of successful suction (solid line in the figure), the gap W between the membrane 13 and the top ring body 11 is reduced because the substrate W is sucked to the membrane 13. Therefore, after a certain time t2, the flow rate starts to decrease. Then, at time t3 when the flow rate becomes equal to or less than the threshold value, it is determined that the suction is successful (step S5 in FIG. 10). Thereafter, when the substrate W is completely adsorbed on the membrane 13 at time t4 in FIG. 13, the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11 is almost eliminated, and the flow rate becomes substantially constant.
時刻ｔ１１で基板Ｗがトップリング１から落下したとすると、流量が再び増加する（同図の一点鎖線）。基板Ｗがメンブレン１３から離れることでメンブレン１３とトップリング本体１１との間に再び隙間ｇが生じるためである。この場合、流量が閾値より大きくなった時刻ｔ１２から一定のエラー確認時間経過後（ステップ８）、吸着に失敗したと判定される（図１０のステップＳ９）。 Assuming that the substrate W has dropped from the top ring 1 at time t11, the flow rate increases again (the dashed line in the figure). This is because the gap g is generated again between the membrane 13 and the top ring main body 11 when the substrate W separates from the membrane 13. In this case, it is determined that the suction has failed (step S9 in FIG. 10) after a certain error confirmation time has elapsed from time t12 when the flow rate became larger than the threshold value (step 8).
一方、吸着失敗の場合（図１３の破線）、時刻ｔ２以降も流量は増え続け、やがて一定となる。そのため、エラー確認時間が経過しても流量は閾値より大きいままであり、吸着に失敗したと判定される（図１０のステップＳ９）。 On the other hand, in the case of a suction failure (broken line in FIG. 13), the flow rate continues to increase after time t2, and becomes constant eventually. Therefore, even after the error confirmation time has elapsed, the flow rate remains larger than the threshold value, and it is determined that the suction has failed (step S9 in FIG. 10).
なお、判定開始時間Ｔ０を設定する理由は、基板がメンブレンに十分に吸着される前（図１３の時刻ｔ５より前）に吸着されたと判断されるのを防ぐためである。エラー確認時間は以下の場合にも必要となる。研磨後、トップリング１に吸着された基板Ｗを研磨パッド３ａから引き上げる際に、研磨パッド３ａと基板Ｗとの間の吸着力のために一時的に流量が大きくなって閾値を超えることがあるためである。 The reason for setting the determination start time T0 is to prevent the determination that the substrate has been absorbed before the substrate is sufficiently absorbed by the membrane (prior to time t5 in FIG. 13). Error confirmation time is also required in the following cases. After the polishing, when the substrate W adsorbed on the top ring 1 is pulled up from the polishing pad 3a, the flow rate may temporarily increase due to the attraction force between the polishing pad 3a and the substrate W and exceed the threshold value. That's why.
このように、第１の実施形態では、判定エリア１３１を加圧かつ大気開放し、エリア１３１の流量を計測する。この流量はメンブレン１３とトップリング本体１１との隙間ｇの大きさに対応する。そのため、流量を監視することで、基板Ｗの吸着に成功したか否かを精度よく判定でき、基板Ｗを適切に扱うことができる。また、吸着した後も判定を継続でき、一旦吸着に成功した後に基板Ｗが落下した場合でもそのことを検出できる。 As described above, in the first embodiment, the determination area 131 is pressurized and opened to the atmosphere, and the flow rate in the area 131 is measured. This flow rate corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11. Therefore, by monitoring the flow rate, it can be accurately determined whether or not the suction of the substrate W has succeeded, and the substrate W can be appropriately handled. Further, the determination can be continued even after the suction, and even if the substrate W drops after the suction has been successfully performed, it can be detected.
本実施形態では流路１５０を大気開放としたが、例えばバルブＶ１０を流量調整弁として基板の吸着検知に適した流量範囲に調整したり、大気開放ではなく圧力レギュレータを接続し、流量調整したり、排気したりしてもよい。流路１５０に圧力レギュレータを接続する場合、例えばＲ１を１００ｈＰａ加圧に設定し、追加した圧力レギュレータを５０ｈＰａ加圧に設定するなどして、流路１５０にエアを流通させるようにする。 In this embodiment, the flow path 150 is open to the atmosphere. However, for example, the valve V10 may be used as a flow control valve to adjust the flow rate to a range suitable for substrate adsorption detection, or to connect a pressure regulator instead of opening to the atmosphere to adjust the flow rate. , Or may be exhausted. When a pressure regulator is connected to the flow path 150, for example, R1 is set to 100 hPa pressurization, and an additional pressure regulator is set to 50 hPa pressurization so that air flows through the flow path 150.
また、本実施形態による基板吸着判定は、孔が形成されていないメンブレン１３に対しても適用可能である。さらに、基板吸着判定時にはバルブＶ１０を開くため、判定エリア１３１は閉止されず、判定エリア１３１の圧力はそれほど高くならない。そのため、メンブレン１３における判定エリア１３１が基板Ｗにストレスを与えることもほとんどない。 Further, the substrate suction determination according to the present embodiment is also applicable to the membrane 13 in which no holes are formed. Furthermore, since the valve V10 is opened at the time of the substrate suction determination, the determination area 131 is not closed, and the pressure in the determination area 131 does not increase so much. Therefore, the determination area 131 in the membrane 13 hardly gives stress to the substrate W.
なお、本実施形態では、中心のエリア１３１を判定エリアとし、エリア１３３を吸着エリアとしたが、他のエリアを判定エリアおよび吸着エリアとしてもよい。すなわち、少なくとも１つのエリアにバルブＶ１０、流路１５０および流量計ＦＳに相当する構成を設けて判定エリアとすることができ、他の１以上のエリアを吸着エリアとすることができる。 In the present embodiment, the center area 131 is the determination area, and the area 133 is the suction area. However, other areas may be the determination area and the suction area. That is, a configuration corresponding to the valve V10, the flow path 150, and the flow meter FS can be provided in at least one area to be a determination area, and one or more other areas can be an adsorption area.
なお、判定エリアは吸着エリアと隣接しておらず、１以上のエリアを隔てているのが望ましい。判定エリアと吸着エリアとが隣接していると、基板Ｗの吸着に失敗した場合であっても、メンブレン１３における吸着エリアに対応する部分が引き上げられたことに伴って、判定エリアに対応する部分も引き上げられうる。そうすると、判定エリアに流れる流量が少なくなって誤判定が発生する可能性があるためである。 It is preferable that the determination area is not adjacent to the suction area and separates one or more areas. If the determination area and the suction area are adjacent to each other, even if the suction of the substrate W fails, the portion corresponding to the suction area in the membrane 13 is pulled up and the portion corresponding to the determination area is raised. Can also be raised. In this case, the flow rate flowing to the determination area may be reduced and erroneous determination may occur.
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、判定エリア１３１を流通する流体の流量を流量計ＦＳで直接測定しているが、流量に従って測定値が変化する測定器を用いて他の物理量を測定してもよい。そこで、次に説明する第２の実施形態では、流量計ＦＳに代えて圧力計を用いる例を示す。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131 is directly measured by the flow meter FS. However, even if another physical quantity is measured using a measuring instrument whose measured value changes according to the flow rate. Good. Therefore, a second embodiment described below shows an example in which a pressure gauge is used instead of the flow meter FS.
図１４は、第２の実施形態におけるトップリング１の構造を模式的に示す断面図である。図６Ａとの相違点として、判定エリア１３１と連通する流路１４１に圧力計ＰＳが設けられる。圧力計ＰＳは流路１４１の圧力を計測し、計測結果を判定部７３に通知する。圧力計ＰＳによって計測される圧力は、判定エリア１３１を流通する流体の流量と対応する。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of the top ring 1 according to the second embodiment. A difference from FIG. 6A is that a pressure gauge PS is provided in a flow path 141 communicating with the determination area 131. The pressure gauge PS measures the pressure in the flow path 141 and notifies the determination unit 73 of the measurement result. The pressure measured by the pressure gauge PS corresponds to the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131.
図１５は、吸着に失敗した場合のメンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図であり、図１１と対応する。図示のように、判定エリア１３１とメンブレン１３との間に隙間ｇがあり、判定エリア１３１の流量は大きい。この場合、流路１４１から判定エリア１３１にガスが流れやすいため、流路１４１の圧力は低くなる。その結果、圧力計ＰＳによる計測結果は低くなる。 FIG. 15 is a diagram schematically showing a cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 when the suction has failed, and corresponds to FIG. As shown, there is a gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate in the determination area 131 is large. In this case, since the gas easily flows from the flow channel 141 to the determination area 131, the pressure in the flow channel 141 is reduced. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes low.
図１６は、吸着に成功した場合の基板Ｗ、メンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図であり、図１２と対応する。図示のように、判定エリア１３１とメンブレン１３との間に隙間ｇがほとんどなく、判定エリア１３１の流量は小さい。この場合、流路１４１から判定エリア１３１にガスが流れにくくなるため、流路１４１の圧力は高くなる。その結果、圧力計ＰＳによる計測結果は高くなる。 FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a cross section of the substrate W, the membrane 13, and the top ring main body 11 when suction is successful, and corresponds to FIG. As shown, there is almost no gap g between the determination area 131 and the membrane 13 and the flow rate in the determination area 131 is small. In this case, it is difficult for the gas to flow from the flow channel 141 to the determination area 131, so that the pressure in the flow channel 141 increases. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS increases.
このように、圧力計ＰＳが流量と対応する。そのため、図１０におけるステップＳ４（流量が閾値以下か否か）に代えて、圧力が閾値を超えたか否か、の判断を行えばよい。 Thus, the pressure gauge PS corresponds to the flow rate. Therefore, instead of step S4 (whether the flow rate is equal to or less than the threshold value) in FIG. 10, it may be determined whether the pressure has exceeded the threshold value.
図１７は、図１４の変形例であるトップリング１の構造を模式的に示す断面図である。図１７との相違点として、判定エリア１３１と連通する流路１５０に圧力計ＰＳが設けられる。圧力計ＰＳは流路１５０の圧力を計測し、計測結果を判定部７３に通知する。圧力計ＰＳによって計測される圧力は、判定エリア１３１を流通する流体の流量と対応する。 FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a top ring 1 which is a modification of FIG. 17 is different from FIG. 17 in that a pressure gauge PS is provided in a flow path 150 communicating with the determination area 131. The pressure gauge PS measures the pressure in the flow channel 150 and notifies the determination result to the determination unit 73. The pressure measured by the pressure gauge PS corresponds to the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131.
図１８は、吸着に失敗した場合のメンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図であり、図１１と対応する。図示のように、判定エリア１３１とメンブレン１３との間に隙間ｇがあり、判定エリア１３１の流量は大きい。この場合、判定エリア１３１から流路１５０にガスが流れ込みやすいため、流路１５０の圧力は高くなる。その結果、圧力計ＰＳによる計測結果は高くなる。 FIG. 18 is a diagram schematically showing a cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 when the suction has failed, and corresponds to FIG. As shown, there is a gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate in the determination area 131 is large. In this case, since the gas easily flows from the determination area 131 into the flow channel 150, the pressure in the flow channel 150 increases. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS increases.
図１９は、吸着に成功した場合の基板Ｗ、メンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図であり、図１２と対応する。図示のように、判定エリア１３１とメンブレン１３との間に隙間ｇがほとんどなく、判定エリア１３１の流量は小さい。この場合、判定エリア１３１から流路１５０にガスが流れこみにくいため、流路１５０の圧力は低くなる。その結果、圧力計ＰＳによる計測結果は低くなる。 FIG. 19 is a diagram schematically showing a cross section of the substrate W, the membrane 13 and the top ring main body 11 when suction is successful, and corresponds to FIG. As shown, there is almost no gap g between the determination area 131 and the membrane 13 and the flow rate in the determination area 131 is small. In this case, since the gas does not easily flow from the determination area 131 into the flow channel 150, the pressure in the flow channel 150 decreases. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes low.
このように、圧力計ＰＳが流量と対応する。そのため、図１０におけるステップＳ４（流量が閾値以下か否か）に代えて、圧力が閾値以上か否か、の判断を行えばよい。 Thus, the pressure gauge PS corresponds to the flow rate. Therefore, instead of step S4 (whether the flow rate is equal to or less than the threshold value) in FIG. 10, it may be determined whether the pressure is equal to or greater than the threshold value.
以上説明したように、第２の実施形態では、流量に応じて変化する圧力を計測することで、基板Ｗの吸着に成功したか否かを精度よく判定できる。 As described above, in the second embodiment, by measuring the pressure that changes in accordance with the flow rate, it is possible to accurately determine whether or not the substrate W has been successfully sucked.
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、トップリングに吸着された基板を確実にリリースすることに主眼を置いている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment focuses on reliably releasing the substrate adsorbed on the top ring. Hereinafter, the description will focus on the differences from the first embodiment.
図２０および図２１は、トップリング１から搬送機構６００ｂへの基板受け渡しを詳しく説明する図である。図２０は搬送機構６００ｂおよびトップリング１を側方から見た図であり、図２１はトップリング１およびリテーナリングステーション８００を上方から見た図（ただし、図２０における搬送機構６００ｂを省略）である。これらの図に示すように、リテーナリングステーション８００は内側（基板Ｗ側）に向かう例えば３つのリリースノズル８０２を有する。 FIGS. 20 and 21 are diagrams illustrating in detail the transfer of the substrate from the top ring 1 to the transport mechanism 600b. FIG. 20 is a view of the transport mechanism 600b and the top ring 1 as viewed from the side, and FIG. 21 is a view of the top ring 1 and the retainer ring station 800 as viewed from above (however, the transport mechanism 600b in FIG. 20 is omitted). is there. As shown in these figures, the retainer ring station 800 has, for example, three release nozzles 802 directed inward (substrate W side).
図２０（ａ）は基板Ｗがメンブレン１３に吸着された状態である。このとき、リリースノズル８０２から流体（リリースシャワー）は噴射されない。 FIG. 20A shows a state in which the substrate W is adsorbed on the membrane 13. At this time, the fluid (release shower) is not injected from the release nozzle 802.
図２０（ｂ）に示すように、トップリング１が下降するととともに、搬送機構６００ｂが上昇する。これにより、搬送機構６００ｂのハンド６０１が基板Ｗの下面に近づくが、両者は接触していない。また、押し上げピン８０１がリテーナリング１２を押し上げる。 As shown in FIG. 20B, the top ring 1 is lowered, and the transport mechanism 600b is raised. Thereby, the hand 601 of the transport mechanism 600b approaches the lower surface of the substrate W, but they are not in contact. Further, the push-up pin 801 pushes up the retainer ring 12.
この状態で、メンブレン１３とトップリング本体１１との間のエリア（以下、エリア１３３とする）を加圧する。さらに、リリースノズル８０２からエアなどの流体を噴射する。これにより、基板Ｗはメンブレン１３からリリースされ、ハンド６０１上に載置される。この点の詳細は後述する。 In this state, an area between the membrane 13 and the top ring main body 11 (hereinafter, referred to as an area 133) is pressurized. Further, a fluid such as air is ejected from the release nozzle 802. Thus, the substrate W is released from the membrane 13 and placed on the hand 601. Details of this point will be described later.
その後、図２０（ｃ）に示すように、基板Ｗが載置されたハンド６０１が下降するとともに、トップリング１が上昇する。 Thereafter, as shown in FIG. 20C, the hand 601 on which the substrate W is placed is lowered, and the top ring 1 is raised.
図２０（ｂ）におけるリリースを詳しく説明する。
図２２は、リリース開始前の状態を模式的に示す図である。エリア１３３の加圧を開始する前は、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されており、したがってメンブレン１３の上面とトップリング本体１１の下面との間にほとんど隙間ｇはない。加圧開始前は、リリースノズル８０２から流体は噴射しない。
The release in FIG. 20B will be described in detail.
FIG. 22 is a diagram schematically illustrating a state before the start of release. Before the pressurization of the area 133 is started, the substrate W is adsorbed on the membrane 13, and therefore, there is almost no gap g between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring main body 11. Before the start of pressurization, the fluid is not ejected from the release nozzle 802.
図２３は、リリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア１３３の加圧を開始すると、メンブレン１３が膨らんで、メンブレン１３の上面とトップリング本体１１と隙間ｇが徐々に大きくなる。すなわち、メンブレン１３が下方に移動する。この状態でリリースノズル８０２から流体を噴射するが、流体は基板Ｗの下側に当たり、メンブレン１３にはほとんど当たらない。つまり、図２３はメンブレン１３の膨らみが足りない状態、言い換えると、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇが小さすぎる状態である。 FIG. 23 is a diagram schematically illustrating a state after the start of release. When the pressurization of the area 133 is started, the membrane 13 expands, and the gap g between the upper surface of the membrane 13 and the top ring main body 11 gradually increases. That is, the membrane 13 moves downward. In this state, the fluid is ejected from the release nozzle 802, but the fluid hits the lower side of the substrate W and hardly hits the membrane 13. That is, FIG. 23 shows a state where the bulge of the membrane 13 is insufficient, in other words, a state where the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11 is too small.
図２４は、図２３に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア１３３をさらに加圧すると、メンブレン１３がさらに膨らんで、メンブレン１３の上面とトップリング本体１１との隙間ｇがより大きくなる。すなわち、メンブレン１３がより下方に移動する。この状態でリリースノズル８０２から噴射される流体は、基板Ｗとメンブレン１３との境界近辺に当たる。よって、基板Ｗとメンブレン１３との間に流体が流れ込む。 FIG. 24 is a diagram schematically showing a state after the start of release following FIG. When the area 133 is further pressurized, the membrane 13 expands further, and the gap g between the upper surface of the membrane 13 and the top ring main body 11 becomes larger. That is, the membrane 13 moves further downward. In this state, the fluid ejected from the release nozzle 802 hits near the boundary between the substrate W and the membrane 13. Therefore, fluid flows between the substrate W and the membrane 13.
このように、一定程度膨らんだメンブレン１３と基板Ｗとの間に側方から流体が噴射される状態が継続することで、基板Ｗをメンブレン１３から効果的にリリースさせることができる。つまり、図２４はメンブレン１３の膨らみが適切である状態、言い換えると、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇが適切である状態である。
しかしながら、必ずしも図２４の状態を継続できるとは限らない。
As described above, by continuing the state in which the fluid is jetted from the side between the membrane 13 and the substrate W that have expanded to a certain extent, the substrate W can be effectively released from the membrane 13. That is, FIG. 24 shows a state in which the bulging of the membrane 13 is appropriate, in other words, a state in which the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11 is appropriate.
However, the state of FIG. 24 cannot always be continued.
図２５は、図２４に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア１３３をさらに加圧すると、メンブレン１３がさらに膨らんで、メンブレン１３の上面とトップリング本体１１との隙間ｇがさらに大きくなる。すなわち、メンブレン１３がさらに下方に移動する。この状態でリリースノズル８０２から噴射される流体は、メンブレン１３には当たるが、基板Ｗにはほとんど当たらない。つまり、図２５はメンブレン１３の膨らみが大きすぎる状態、言い換えると、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇが大きすぎる状態である。 FIG. 25 is a diagram schematically illustrating a state after the start of release following FIG. 24. When the area 133 is further pressurized, the membrane 13 further expands, and the gap g between the upper surface of the membrane 13 and the top ring main body 11 further increases. That is, the membrane 13 moves further downward. In this state, the fluid ejected from the release nozzle 802 hits the membrane 13 but hardly hits the substrate W. That is, FIG. 25 shows a state where the bulge of the membrane 13 is too large, in other words, a state where the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11 is too large.
このように、確実に基板Ｗをリリースするには、メンブレン１３の膨らみ（言い換えると、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇ）を制御する必要がある。そこで、本実施形態では、図２４に示すようなメンブレン１３の膨らみが適切な状態を保てるよう、次のようにしてエリア１３３の圧力制御を行う。 As described above, in order to reliably release the substrate W, it is necessary to control the swelling of the membrane 13 (in other words, the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11). Therefore, in the present embodiment, pressure control of the area 133 is performed as follows so that the bulge of the membrane 13 as shown in FIG.
図２６は、第３の実施形態におけるトップリング１の構造を模式的に示す図である。図６Ａとの相違点として、流量計ＦＳの計測値が制御部７１に入力される。そして、制御部７１は流量計ＦＳの計測値に基づいて圧力調整器７２、バルブＶ１〜Ｖ９、圧力レギュレータＲ１〜Ｒ９を制御する。 FIG. 26 is a diagram schematically illustrating the structure of the top ring 1 according to the third embodiment. As a difference from FIG. 6A, a measurement value of the flow meter FS is input to the control unit 71. Then, the control unit 71 controls the pressure regulator 72, the valves V1 to V9, and the pressure regulators R1 to R9 based on the measurement values of the flow meter FS.
リリースを行う際には、制御部７１がバルブＶ１を開いてエリア１３１を若干加圧しつつ、バルブＶ１０を開いてエリア１３１を大気開放する。第１の実施形態で説明したように、流量計ＦＳで計測される流量は、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇの大きさに対応する。そして、隙間ｇの大きさはメンブレン１３の膨らみに対応する。よって、制御部７１は流量を監視することで適切にエリア１３３の圧力を制御する。 When releasing, the control unit 71 opens the valve V10 to open the area 131 to the atmosphere while slightly opening the valve 131 to slightly pressurize the area 131. As described in the first embodiment, the flow rate measured by the flow meter FS corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11. The size of the gap g corresponds to the bulge of the membrane 13. Therefore, the control unit 71 controls the pressure in the area 133 appropriately by monitoring the flow rate.
図２７は、リリース時のトップリング１の動作を示すフローチャートである。また、図２８は、リリース時に流量計ＦＳで計測される流量を模式的に示す図である。以下のようにして、制御部７１は流量が上限閾値から下限閾値までの所定範囲に収まるようエリア１３３の圧力を制御する。流量が所定範囲に収まることは、図２４に示すように、メンブレン１３の膨らみが適切であることと対応する。言い換えると、メンブレン１３の膨らみが適切となる流量の範囲を所定範囲として設定しておく。 FIG. 27 is a flowchart showing the operation of the top ring 1 at the time of release. FIG. 28 is a diagram schematically showing a flow rate measured by the flow meter FS at the time of release. As described below, the control unit 71 controls the pressure in the area 133 so that the flow rate falls within a predetermined range from the upper threshold to the lower threshold. The fact that the flow rate falls within the predetermined range corresponds to the fact that the bulge of the membrane 13 is appropriate, as shown in FIG. In other words, the range of the flow rate at which the expansion of the membrane 13 is appropriate is set as the predetermined range.
まず、制御部７１が吸着エリア１３３の加圧を開始する（図２７のステップＳ２１、図２８の時刻ｔ２０）。これに伴って流量が増加するが、制御部７１は流量が上限閾値に達するまで吸着エリア１３３の加圧を継続する（ステップＳ２２のＮＯ，Ｓ２１）。この加圧は連続的あるいは断続的にエアをエリア１３３に供給することで行われる。この間、メンブレン１３が徐々に膨らみ、これに伴って流量も増加する（図２８参照）。流量が下限閾値に達した（つまりメンブレン１３の膨らみが適切になった）時刻ｔ２１以降、基板Ｗとメンブレン１３との間にリリースノズル８０２から流体を噴射することができる。 First, the control unit 71 starts pressurizing the suction area 133 (step S21 in FIG. 27, time t20 in FIG. 28). With this, the flow rate increases, but the control unit 71 continues to pressurize the suction area 133 until the flow rate reaches the upper limit threshold (NO in step S22, S21). This pressurization is performed by supplying air to the area 133 continuously or intermittently. During this time, the membrane 13 gradually expands, and accordingly, the flow rate also increases (see FIG. 28). After time t21 when the flow rate reaches the lower limit threshold (that is, when the expansion of the membrane 13 becomes appropriate), the fluid can be ejected from the release nozzle 802 between the substrate W and the membrane 13.
流量が上限閾値に達すると（時刻ｔ２２、図２７のステップＳ２２のＹＥＳ）、制御部７１はメンブレン１３の膨らみが十分と判断して、吸着エリア１３３の加圧を停止する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部７１は吸着エリア１３３に対するエア供給を停止してもよいし、バルブＶ３を閉じてもよいし、エリア１３３を大気開放してもよい。あるいは、制御部７１は吸着エリア１３３を減圧してもよい。 When the flow rate reaches the upper limit threshold (time t22, YES in step S22 in FIG. 27), the control unit 71 determines that the swelling of the membrane 13 is sufficient, and stops pressurizing the adsorption area 133 (step S23). Specifically, the control unit 71 may stop the air supply to the suction area 133, close the valve V3, or open the area 133 to the atmosphere. Alternatively, the controller 71 may reduce the pressure of the suction area 133.
吸着エリア１３３の加圧を停止すると、メンブレン１３の膨らみが減少し、これに伴って流量が減少することもある。そこで、制御部７１は、流量が下限閾値に達するまでは吸着エリア１３３の加圧を停止するが（ステップＳ２４のＮＯ，Ｓ２３）、流量が下限閾値に達すると（ステップＳ２４のＹＥＳ、図２８の時刻ｔ２３）、メンブレン１３の膨らみが不足したと判断して、吸着エリア１３３の加圧を再開する（ステップＳ２５）。 When the pressurization of the adsorption area 133 is stopped, the swelling of the membrane 13 decreases, and the flow rate may decrease accordingly. Therefore, the control unit 71 stops pressurizing the suction area 133 until the flow rate reaches the lower limit threshold (NO in step S24, S23), but when the flow rate reaches the lower limit threshold (YES in step S24, FIG. 28). At time t23), it is determined that the expansion of the membrane 13 is insufficient, and the pressurization of the suction area 133 is restarted (step S25).
以上を繰り返すことで、流量が所定範囲に収まり、メンブレン１３の膨らみが適切となって、図２４に示すように基板Ｗとメンブレン１３との間に流体の噴射を継続できる。 By repeating the above, the flow rate falls within the predetermined range, the swelling of the membrane 13 becomes appropriate, and the ejection of the fluid between the substrate W and the membrane 13 can be continued as shown in FIG.
図２７に示すリリース動作は、予め定めた時間だけ継続してもよいし、リリース検知センサ（不図示）で基板Ｗがリリースされたことが検知された時点でリリース動作を終了してもよい。リリース検知センサは、例えばリテーナリングステーション８００に固定された発光部および受光部で構成することができる。 The release operation shown in FIG. 27 may be continued for a predetermined time, or may be ended when the release detection sensor (not shown) detects that the substrate W has been released. The release detection sensor can be composed of, for example, a light emitting unit and a light receiving unit fixed to the retaining ring station 800.
なお、メンブレン１３の膨らみを推定する別の手法として、吸着エリア１３３に供給したエアの積算量からメンブレン１３の膨らみを推定することも考えられる。しかしながら、エアは、吸着エリア１３３に流入するだけでなく、途中の流路１４３、ロータリジョイント（不図示）の配管などにも流入する。そのため、エアの積算量から正確にメンブレン１３の膨らみを推定することは困難である。 As another method for estimating the swelling of the membrane 13, it is conceivable to estimate the swelling of the membrane 13 from the integrated amount of air supplied to the suction area 133. However, the air not only flows into the suction area 133 but also flows into a flow path 143 on the way, piping of a rotary joint (not shown), and the like. Therefore, it is difficult to accurately estimate the swelling of the membrane 13 from the integrated amount of air.
これに対し、本実施形態では、判定エリア１３１の流量すなわち単位時間当たりに流れるエアの体積を用いる。流量は、メンブレン１３とトップリング本体１１との間の隙間ｇの大きさに対応しており、この隙間ｇはメンブレン１３の膨らみと対応している。そのため、メンブレン１３の膨らみを正確に検知でき、適切な膨らみを維持できるよう精度よく吸着エリア１３３の圧力を調整できる。 On the other hand, in the present embodiment, the flow rate of the determination area 131, that is, the volume of air flowing per unit time is used. The flow rate corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring main body 11, and the gap g corresponds to the bulge of the membrane 13. Therefore, the swelling of the membrane 13 can be accurately detected, and the pressure of the suction area 133 can be adjusted with high accuracy so that appropriate swelling can be maintained.
なお、図２０〜図２５では、リリースノズル８０２がリテーナリングステーション８００に取り付けられる例を示した。リテーナリングステーション８００は動かないため、リリースノズル８０２も固定である。別の例として、リテーナリングステーション８００に代えて、いわゆるプッシャを用いて基板Ｗの受け渡しを行う場合には、プッシャにリリースノズルを取り付けてもよい。 20 to 25 show an example in which the release nozzle 802 is attached to the retainer ring station 800. Since the retaining ring station 800 does not move, the release nozzle 802 is also fixed. As another example, in a case where the substrate W is transferred using a so-called pusher instead of the retaining ring station 800, a release nozzle may be attached to the pusher.
図２９は、トップリング１から基板Ｗをリリースしてプッシャ１６０に受け渡す様子を模式的に示す側面図である。プッシャ１６０は、トップリングガイド１６１と、プッシャステージ１６２と、トップリングガイド１６１内に形成されたリリースノズル８０２’とを有する。基板Ｗをリリースする際には、プッシャ１６０が上昇してトップリング１に近づく。その他の動作はリテーナリングステーション８００を用いる場合と同様である。プッシャ１６０を用いる場合、リリースノズル８０２’がプッシャ１６０とともに移動することになる。 FIG. 29 is a side view schematically showing how the substrate W is released from the top ring 1 and delivered to the pusher 160. The pusher 160 has a top ring guide 161, a pusher stage 162, and a release nozzle 802 'formed in the top ring guide 161. When releasing the substrate W, the pusher 160 moves up and approaches the top ring 1. Other operations are the same as in the case where the retaining ring station 800 is used. When the pusher 160 is used, the release nozzle 802 'moves together with the pusher 160.
なお、第３の実施形態においても、流路１４１または流路１５０に圧力計を設置し、判定エリア１３１の流量に対応する圧力を計測してもよい。この場合、図２８における「流量」を適宜「圧力」と読み替えればよい。 In the third embodiment, a pressure gauge may be provided in the flow path 141 or the flow path 150 to measure the pressure corresponding to the flow rate in the determination area 131. In this case, “flow rate” in FIG. 28 may be appropriately read as “pressure”.
（第４の実施形態）
次に説明する第４の実施形態は、メンブレン１３の望ましい形状に関する。
図３０は、エリア１３１近辺のトップリング本体１１およびメンブレン１３の断面図であり、同図の一点鎖線はトップリング本体１１およびメンブレン１３の中心を示している。図３１は、エリア１３１近辺におけるメンブレン１３を上方（トップリング本体１１側）から見た図である。図３２は、エリア１３１近辺におけるトップリング本体１１を下方（メンブレン１３側）から見た図である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment described below relates to a desirable shape of the membrane 13.
FIG. 30 is a cross-sectional view of the top ring main body 11 and the membrane 13 near the area 131, and a dashed line in FIG. 30 indicates the center of the top ring main body 11 and the membrane 13. FIG. 31 is a view of the membrane 13 near the area 131 as viewed from above (from the top ring main body 11 side). FIG. 32 is a view of the top ring main body 11 in the vicinity of the area 131 as viewed from below (the membrane 13 side).
図３０および図３１に示すように、メンブレン１３の上面におけるエリア１３１に相当する部分には、トップリング本体１１に向かう環状の凸部１３１ａが形成されていれる。 As shown in FIG. 30 and FIG. 31, an annular projection 131 a facing the top ring main body 11 is formed in a portion corresponding to the area 131 on the upper surface of the membrane 13.
また、図３０および図３２に示すように、トップリング本体１１のエリア１３１に相当する部分には、環状の凹部１１ａが形成されている。そして、流路１４１と連通するトップリング本体１１の孔２１ａ（第１孔）は凹部１１ａの外側にあり、流路１５０と連通するトップリング本体１１の孔２１ｂ（第２孔）は凹部１１ａの内側にある。 Further, as shown in FIGS. 30 and 32, a ring-shaped concave portion 11 a is formed in a portion corresponding to the area 131 of the top ring main body 11. The hole 21a (first hole) of the top ring main body 11 communicating with the flow path 141 is outside the recess 11a, and the hole 21b (second hole) of the top ring main body 11 communicating with the flow path 150 is formed in the recess 11a. Inside.
メンブレン１３における凸部１３１ａは、トップリング本体１１における凹部１１ａと対向する位置にあり、互いに係合可能である。 The convex portion 131a of the membrane 13 is located at a position facing the concave portion 11a of the top ring main body 11, and is engageable with each other.
トップリング１が基板を保持していない場合、メンブレン１３における凸部１３１ａと、トップリング本体１１における凹部１１ａとの間には隙間がある。一方、トップリング１が基板を吸着保持すると、この隙間はなくなるか、少なくとも狭くなる。すなわち、凸部１３１ａおよび凹部１１ａはエリア１３１をシールするシール部と言える。 When the top ring 1 does not hold the substrate, there is a gap between the convex portion 131a of the membrane 13 and the concave portion 11a of the top ring main body 11. On the other hand, when the top ring 1 sucks and holds the substrate, the gap is eliminated or at least narrowed. That is, it can be said that the convex portion 131a and the concave portion 11a are seal portions for sealing the area 131.
また、図３２に示すように、トップリング本体１１には、放射状に延びる複数の溝１１ｂが設けられる。これにより、エリア１３１内で圧力が伝搬しやすくなり、圧力を均一化できる。図３２においては溝１１ｂは凹部１１aの内側に設けられているが、外側に設けてもよいし、エリア１３２などその他のエリアにも設けることでトップリング全体で圧力が伝搬しやすくなる。
凹部１１aの深さは溝１１ｂと同じかそれよりも深くし、凹部１１aに当接できるように凸部１３１aの高さを設定することで、溝１１ｂと凹部１１aが干渉している場合でも凹部１１aと凸部１３１aでシールすることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 32, the top ring main body 11 is provided with a plurality of radially extending grooves 11b. Thereby, the pressure easily propagates in the area 131, and the pressure can be made uniform. In FIG. 32, the groove 11b is provided inside the recess 11a. However, the groove 11b may be provided outside, or by providing it in another area such as the area 132, so that the pressure can be easily transmitted over the entire top ring.
The depth of the concave portion 11a is the same as or deeper than the groove 11b, and the height of the convex portion 131a is set so that the concave portion 11a can be brought into contact with the concave portion 11a. It becomes possible to seal with 11a and convex part 131a.
図３３は、第１の実施形態で説明したように、流量計ＦＳを用いた基板吸着判定を行う場合の圧力制御装置７の構成例を示す図である。なお、図６Ａと同様であるが、流路１４１，１５０は、例えばロータリージョイント（不図示）を介してトップリング本体１１に接続される。図６Ａとの相違点として、本圧力制御装置７は流路１４１と流路１５０とをバイパスするバイパス流路１５１と、バイパスライン１５１上に設けられたバルブＶ２０を有する。バルブＶ２０を開くことで、圧力制御装置７は流路１５０から孔２１ｂを介してエリア１３１の圧力を制御（例えば加圧）することもできる。 FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of the pressure control device 7 when performing the substrate suction determination using the flow meter FS as described in the first embodiment. 6A, the flow paths 141 and 150 are connected to the top ring main body 11 via, for example, a rotary joint (not shown). 6A, the present pressure control device 7 includes a bypass flow path 151 that bypasses the flow path 141 and the flow path 150, and a valve V20 provided on the bypass line 151. By opening the valve V20, the pressure control device 7 can also control (for example, pressurize) the pressure in the area 131 from the channel 150 via the hole 21b.
上述した第１の実施形態における吸着判定では、判定エリア１３１を流路１４１を介して加圧するとともに、流路１５０を介して大気開放する。また、研磨時には判定エリア１３１を加圧する。これらの加圧について説明する。 In the suction determination in the first embodiment described above, the determination area 131 is pressurized through the flow path 141 and is opened to the atmosphere through the flow path 150. During polishing, the judgment area 131 is pressurized. The pressurization will be described.
図３４は、吸着判定時の加圧を説明する図である。図示のように、バルブＶ１，Ｖ１０を開き、バルブＶ２０を閉じる。これにより、第１の実施形態と同様に判定エリア１３１を流路１４１を介して加圧するとともに、流路１５０を介して大気開放できる。 FIG. 34 is a diagram for explaining pressurization at the time of suction determination. As shown, valves V1 and V10 are opened and valve V20 is closed. Thus, similarly to the first embodiment, the determination area 131 can be pressurized through the flow channel 141 and can be opened to the atmosphere through the flow channel 150.
図３５は、基板研磨時の加圧を説明する図である。図示のように、バルブＶ１，Ｖ２０を開き、バルブＶ１０を閉じる。これにより、流路１４１，１５０の両方から同時にエリア１３１が加圧される。すなわち、流路１４１から、凹部１１ａおよび凸部１３１ａでシールされた環状部分の外側を加圧できる。また、流路１５０から、凹部１１ａおよび凸部１３１ａでシールされた環状部分の内側を加圧できる。特に、図３２に示すように溝１１ｂを設けることで、シールされた環状部分の内側全体に圧力が伝搬される。 FIG. 35 is a diagram for explaining pressurization during substrate polishing. As shown, valves V1 and V20 are opened and valve V10 is closed. Thus, the area 131 is simultaneously pressurized from both of the channels 141 and 150. That is, the outside of the annular portion sealed by the concave portion 11a and the convex portion 131a can be pressurized from the flow channel 141. Further, the inside of the annular portion sealed by the concave portion 11a and the convex portion 131a can be pressurized from the flow path 150. In particular, by providing the groove 11b as shown in FIG. 32, pressure is transmitted to the entire inside of the sealed annular portion.
さらに、吸着判定時の加圧圧力がシールされた環状部分の外側から作用し、シールされた環状部分の内側が大気開放されることから、基板Ｗの中心部が加圧されることがなく、基板Ｗの変形が抑制され、ストレスが小さくなる。 Furthermore, since the pressurizing pressure at the time of the suction determination acts from outside the sealed annular portion and the inside of the sealed annular portion is opened to the atmosphere, the central portion of the substrate W is not pressed, The deformation of the substrate W is suppressed, and the stress is reduced.
このようなトップリング本体１１およびメンブレン１３を用いることで、第１の実施形態で説明した吸着判定をより精度よく行うことができる。 By using such a top ring main body 11 and a membrane 13, the suction determination described in the first embodiment can be performed with higher accuracy.
図３６は、吸着に成功した場合の基板Ｗ、メンブレン１３およびトップリング本体１１の断面を模式的に示す図であり、図１２と対応している。図３６から分かるように、基板吸着に成功した場合、メンブレン１３の凸部１３１ａがトップリング本体１１の凹部１１ａと係合し、両者の隙間はほとんどなくなる。その結果、流量計ＦＳで計測される流量が極めて小さくなり、判定の精度が向上する。 FIG. 36 is a diagram schematically illustrating a cross section of the substrate W, the membrane 13, and the top ring main body 11 when suction is successful, and corresponds to FIG. As can be seen from FIG. 36, when the substrate is successfully sucked, the convex portion 131a of the membrane 13 engages with the concave portion 11a of the top ring main body 11, and the gap between them is almost eliminated. As a result, the flow rate measured by the flow meter FS becomes extremely small, and the accuracy of the determination is improved.
このように、第４の実施形態では、メンブレン１３に凸部１３１ａを、トップリング本体１１に凹部１１ａを設ける。そのため、凸部１３１ａおよび凹部１１ａがシール部となって、基板吸着時にメンブレン１３がトップリング本体１１に密着する。そのため、基板吸着に成功したときの流量と失敗したときの流量との差が大きくなり、基板吸着判定の精度が向上する。
なお、凸部１３１aと凹部１１aとで完全にシールされた状態が実現できるのが望ましいが、メンブレン１３におけるある部分とトップリング本体におけるある部分とでほぼシールされた状態となればよい。
As described above, in the fourth embodiment, the convex portion 131a is provided on the membrane 13 and the concave portion 11a is provided on the top ring main body 11. Therefore, the convex portion 131a and the concave portion 11a serve as a seal portion, and the membrane 13 adheres to the top ring main body 11 at the time of sucking the substrate. Therefore, the difference between the flow rate when the substrate suction is successful and the flow rate when the substrate suction fails is increased, and the accuracy of the substrate suction determination is improved.
It is desirable that a state in which the projection 131a and the depression 11a are completely sealed can be achieved. However, it is sufficient that the state is substantially sealed between a certain part of the membrane 13 and a certain part of the top ring body.
なお、本実施形態ではメンブレン１３に凸部１３１ａを、トップリング本体１１に凹部１１ａを設けることとしたが、シール部として、メンブレン１３に凹部１３１ｂを設け、トップリング本体１１に凸部１１ｃを設けてもよい（図３７参照）。また、エリア１３１以外を判定エリアとする場合、その判定エリアにシール部としての凹部や凸部を設ければよい。 In this embodiment, the convex portion 131a is provided on the membrane 13 and the concave portion 11a is provided on the top ring main body 11. However, the concave portion 131b is provided on the membrane 13 and the convex portion 11c is provided on the top ring main body 11 as a seal portion. (See FIG. 37). When the area other than the area 131 is used as the determination area, a concave portion or a convex portion as a seal portion may be provided in the determination area.
また、第２の実施形態で説明したように、圧力計ＰＳを用いた基板吸着判定を行う場合、図１４と同様に、流路１４１に圧力計ＰＳを設ければよい。 Further, as described in the second embodiment, when performing the substrate suction determination using the pressure gauge PS, the pressure gauge PS may be provided in the flow path 141 as in FIG.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。 The above embodiments have been described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the invention is not limited to the embodiments described, but is to be accorded the widest scope consistent with the spirit as defined by the appended claims.
１ トップリング
７ 圧力制御装置
７１ 制御部
７２ 圧力調整器
７３ 判定部
１１ トップリング本体
１１ａ 凹部
１１ｂ 溝
１１ｃ 凸部
１２ リテーナリング
１３ メンブレン
１３１〜１３８ エリア
１３ａ 凸部
１３ｂ 凹部
１４１〜１４８，１５０ 流路
１５１ バイパス流路
ＦＳ 流量計
ＰＳ 圧力計
1 Top Ring 7 Pressure Controller 71 Control Unit 72 Pressure Regulator 73 Judgment Unit 11 Top Ring Main Body 11a Concave Section 11b Groove 11c Convex Section 12 Retainer Ring 13 Membrane 131-138 Area 13a Convex Section 13b Concave Section 141-148, 150 Channel 151 Bypass flow path FS Flow meter PS Pressure gauge
Claims (12)
前記第１部分と係合可能な第２部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第１面と、前記第１面とは反対側にあって基板を保持可能な第２面と、を有する弾性膜と、
前記第１孔は前記複数のエリアのうちの第１エリアに位置しており、前記第１孔を介して前記第１エリアを加圧することが可能な第１ラインと、
前記第２孔は前記第１エリアに位置しており、前記第２孔を介して前記第１エリアから排気することが可能な第２ラインと、
前記第１エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通し、前記第２エリアを加圧または減圧することが可能な第３ラインと、
前記基板が前記第２面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第２面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記第２部分は、前記第１エリアをシールする凸部である基板保持装置。 A top ring main body provided with a first hole and a second hole outside and inside the first portion, respectively;
A second portion engageable with the first portion is provided, a first surface forming a plurality of areas between the first portion and the top ring main body, and a substrate opposite to the first surface and capable of holding a substrate; An elastic film having a second surface;
The first hole is located in a first area of the plurality of areas, and a first line capable of pressing the first area through the first hole;
The second hole is located in the first area, and a second line that can be exhausted from the first area through the second hole;
A measuring instrument whose measured value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of increasing or decreasing the pressure of the second area;
When the substrate is adsorbed on the second surface, a determination unit that determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value,
The substrate holding device, wherein the second portion is a projection that seals the first area.
前記第１部分と係合可能な第２部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第１面と、前記第１面とは反対側にあって基板を保持可能な第２面と、を有し、
前記第２部分は凸部であり、
前記第１孔は前記複数のエリアのうちの第１エリアに位置しており、前記第１孔を介して前記第１エリアを加圧可能であり、
前記第２孔は前記第１エリアに位置しており、前記第２孔を介して前記第１エリアから排気することが可能であり、
前記基板保持装置には、前記第１エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器が設けられ、前記測定値は、前記第２面に基板が吸着されたか否かの判定に用いられ、
前記複数のエリアのうちの前記第１エリアとは異なる第２エリアを加圧または減圧可能である、弾性膜。 An elastic film which is used together with a top ring main body provided with a first hole and a second hole on the outside and inside of the first portion to constitute a substrate holding device,
A second portion engageable with the first portion is provided, a first surface forming a plurality of areas between the first portion and the top ring main body, and a substrate opposite to the first surface and capable of holding a substrate; A second surface,
The second portion is a convex portion,
The first hole is located in a first area of the plurality of areas, and is capable of pressurizing the first area via the first hole,
The second hole is located in the first area, and can be exhausted from the first area through the second hole,
The substrate holding device is provided with a measuring device that changes a measured value based on the flow rate of the first area, and the measured value is used to determine whether the substrate is attracted to the second surface,
An elastic film capable of pressurizing or depressurizing a second area different from the first area among the plurality of areas.
In a vertical plane including a second line that exhausts from the first area, the second portion is provided on both sides of the second line, and the second portion and the top ring main body are in contact with each other, The elastic membrane according to any one of claims 8 to 10, wherein the first area is sealed.
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