JP7074606B2 - 基板を保持するためのトップリングおよび基板処理装置 - Google Patents

基板を保持するためのトップリングおよび基板処理装置 Download PDF

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Description

本願は、基板を保持するためのトップリングおよび基板処理装置に関する。
半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。
特開２００３－４８１４９号公報 特開２００６－２５５８５１号公報 特開２００９－１３１９４６号公報
また、円形の半導体基板は規格（たとえばＳＥＭＩ規格）により寸法が定まっているが、上述のＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板は、規格などにより寸法が決まっていないので、様々な寸法の基板が存在し得る。近年、デバイスの製造効率の点から基板の寸法が大きくなる傾向にある。大きく重量のある基板はそりや変形が生じやすく、従来の円形の基板の処理装置と同様の技術を適用できるとは限らない。そこで、本願は寸法の大きな基板を保持するためのトップリングを提供することが１つの目的としている。
一実施形態によれば、基板を保持するためのトップリングが提供され、係るトップリングは、基板支持面と、前記基板支持面の外周を囲うように配置されるリテーナ部材と、前記基板支持面に垂直な方向における前記リテーナ部材の変位を可能に案内し、且つ、前記基板支持面に平行で前記基板支持面から離れる方向における前記リテーナ部材の変位を禁止するように支持する、リテーナ案内装置と、を有し、前記リテーナ案内装置は、前記基板支持部を囲うリテーナ部材の内側に配置されている。
一実施形態による、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による、ロードユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による、搬送ユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による、研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧するトップリングの模式的な断面図である。 一実施形態による、トップリングを研磨テーブル側から見た図である。 一実施形態による、リテーナ部材の形状を示す図である。 一実施形態による、弾性膜（メンブレン）の構造を示す上面図である。 図８Ａに示される矢印Ｂ－Ｂに沿って切り出した断面図である。 図８Ａに示される矢印Ｃ－Ｃに沿って切り出した断面図である。 一実施形態による、トップリングの詳細な構造を示す断面図である。 図９に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面図である。 図９に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面斜視図である。 図１０に示される矢印１２の方向から見た断面図であり、支持ローラの構造を示している。 一実施形態による、下部ハウジングを上から見た平面図である。 図９の矢印１４－１４の方向から見た断面図である。 参考例として示すトップリングのリテーナ部の周りを示す断面斜視図である。 図１４に示される矢印１６－１６の方向から見た断面図である。 一実施形態による、乾燥ユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による、アンロードユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による、研磨ユニットにより実施される一連の研磨処理工程を示すフローチャートである。
以下に、本発明に係るトップリングおよびトップリングを備える基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
図１は、一実施形態による基板処理装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、ロードユニット１００、搬送ユニット２００、研磨ユニット３００、乾燥ユニット５００、およびアンロードユニット６００を有する。図示の実施形態において、搬送ユニット２００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを有し、研磨ユニット３００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを有する。一実施形態において、これらの各ユニットは、独立に形成することができる。これらのユニットを独立して形成することで、各ユニットの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置１０００を簡易に形成することができる。また、基板処理装置１０００は、制御装置９００を備え、基板処理装置１０００の各構成要素は制御装置９００により制御される。一実施形態において、制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。
＜ロードユニット＞
ロードユニット１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのユニットである。図２は、一実施形態によるロードユニット１００を模式的に示す側面図である。一実施形態において、ロードユニット１００は筐体１０２を備える。筐体１０２は基板ＷＦを受け入れる側に入口開口１０４を備える。図２に示される実施形態においては、右側が入口側である。ロードユニット１００は、入口開口１０４から処理対象である基板ＷＦを受け入れる。ロードユニット１００の上流（図２では右側）には、本開示による基板処理装置１０００による基板ＷＦの処理より前の処理工程が実施される処理装置が配置される。図２に示される実施形態において、ロードユニット１００は、ＩＤリーダー１０６を備える。ＩＤリーダー１０６は、入口開口１０４から受け入れられた基板のＩＤを読み取る。基板処理装置１０００は、読み取ったＩＤに応じて、基板ＷＦに対して各種処理を行う。一実施形態において、ＩＤリーダー１０６はなくてもよい。一実施形態において、ロードユニット１００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-S
MEMA-9851）に準拠するように構成される。
図２に示される実施形態において、ロードユニット１００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。後述の＜搬送ユニット＞での（搬送ローラ２０２はローラシャフト２０４に取り付けられており、ギア２０６を介して、モータ２０８による）回転機構と同様な構成により、搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向（図２においては左方向）に搬送することができる。図示の実施形態において、ロードユニット１００の筐体１０２は、基板ＷＦの出口開口１０８を有する。ロードユニット１００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ１１２を有する。センサ１１２は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図２に示される実施形態においては、センサ１１２は筐体１０２内に３つ設けられており、１つは入口開口１０４付近に設けられるセンサ１１２ａであり、１つはロードユニット１００の中央付近に設けられるセンサ１１２ｂであり、もう１つは出口開口１０８付近に設けられるセンサ１１２ｃである。一実施形態において、これらのセンサ１１２による基板ＷＦの検知に応じて、ロードユニット１００の動作を制御することができる。たとえば、入口開口１０４付近のセンサ１１２ａが基板ＷＦの存在を検知したら、ロードユニット１００内の搬送ローラ２０２の回転を始動するようにしてもよいし、また、搬送ローラ２０２の回転速度を変更してもよい。また、出口開口１０８付近のセンサ１１２ｃが基板ＷＦの存在を検知したら、後続のユニットである搬送ユニット２００Ａの入口シャッタ２１８を開くようにしてもよい。
図示の実施形態において、ロードユニット１００の搬送機構は、複数の搬送ローラ２０２と、搬送ローラ２０２が取り付けられる複数のローラシャフト２０４とを有する。図１に示される実施形態においては、各ローラシャフト２０４には３つの搬送ローラ２０２が取り付けられている。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上に配置され、搬送ローラ２０２が回転することで基板ＷＦが搬送される。ローラシャフト２０４上の搬送ローラ２０２の取り付け位置は、基板ＷＦを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ２０２は基板ＷＦに接触するので、処理対象である基板ＷＦに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ２０２が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードユニット１００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、ロードユニット１００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。
図２に示されるように、ロードユニット１００は、入口開口１０４および出口開口１０８の付近に、補助ローラ２１４が設けられている。補助ローラ２１４は、搬送ローラ２０２と同程度の高さに配置される。補助ローラ２１４は、ユニットと他のユニットとの間に搬送中の基板ＷＦが落ちないように基板ＷＦを支持する。補助ローラ２１４は、動力源に接続されておらず、自由に回転可能に構成される。
＜搬送ユニット＞
図３は一実施形態による、搬送ユニット２００を模式的に示す側面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送ユニット２００として説明する。
図示の搬送ユニット２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定
の方向に搬送することができる。搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４に取り付けられており、ギア２０６を介して、モータ２０８により駆動される。一実施形態において、モータ２０８は、サーボモータとすることができる。サーボモータを使用することで、ローラシャフト２０４および搬送ローラ２０２の回転速度、つまり基板ＷＦの搬送速度を制御することができる。また、一実施形態において、ギア２０６は、マグネットギアとすることができる。マグネットギアは非接触式の動力伝達機構なので、接触式のギアのように摩耗による微粒子の発生が生じず、また、給油などのメンテナンスも不要になる。図示の搬送ユニット２００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ２１６を有する。センサ２１６は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図３に示される実施形態においては、センサ２１６は搬送ユニット２００に７個（２１６ａ～２１６ｇ）設けられている。一実施形態において、これらのセンサ２１６ａ～２１６ｇによる基板ＷＦの検知に応じて、搬送ユニット２００の動作を制御することができる。図３に示されるように、搬送ユニット２００は、搬送ユニット２００内に基板ＷＦを受け入れるために開閉可能な入口シャッタ２１８を有する。
図３に示されるように、搬送ユニット２００は、ストッパ２２０を有する。ストッパ２２０は、ストッパ移動機構２２２に接続されており、ストッパ２２０は搬送ローラ２０２上を移動する基板ＷＦの搬送経路内に進入可能である。ストッパ２２０が基板ＷＦの搬送経路内に位置しているときは、搬送ローラ２０２上を移動する基板ＷＦの側面がストッパ２２０に接触し、移動中の基板ＷＦをストッパ２２０の位置で停止させることができる。また、ストッパ２２０が基板ＷＦの搬送経路から退避した位置にあるときは、基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上を移動することができる。ストッパ２２０による基板ＷＦの停止位置は、後述のプッシャ２３０が搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取ることができる位置（基板受け渡し位置）である。
図３に示されるように、搬送ユニット２００はプッシャ２３０を有する。プッシャ２３０は、複数の搬送ローラ２０２の上にある基板ＷＦを、複数の搬送ローラ２０２から離れるように持ち上げることができるように構成される。またプッシャ２３０は、保持している基板ＷＦを搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２に受け渡すことができるように構成される。
プッシャ２３０は、第１ステージ２３２および第２ステージ２７０を備える。第１ステージ２３２は、基板ＷＦをプッシャ２３０から後述するトップリング３０２に受け渡す時に、トップリング３０２のリテーナ部材３を支持するためのステージである。第１ステージ２３２は、トップリング３０２のリテーナ部材３を支持するための複数の支持柱２３４を備える。第２ステージ２７０は、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取るためのステージである。第２ステージ２７０は、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取るための複数の支持柱２７２を備える。第１ステージ２３２および第２ステージ２７０は、第１昇降機構により高さ方向に移動可能である。第２ステージ２７０はさらに第２昇降機構により、第１ステージ２３２に対して高さ方向に移動可能である。第１昇降機構および第２昇降機構により、第１ステージ２３２および第２ステージ２７０が上昇すると、第１ステージ２３２の支持柱２３４および第２ステージ２７０の支持柱２７２の一部が搬送ローラ２０２およびローラシャフト２０４の間を通って、搬送ローラ２０２よりも高い位置にくる。搬送ローラ２０２上を搬送された基板ＷＦは、ストッパ２２０により基板受け渡し位置で停止される。その後、第１昇降機構により第１ステージ２３２および第２ステージ２７０を上昇させて、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを第２ステージ２７０の支持柱２７２により持ち上げる。その後、トップリング３０２のリテーナ部材３を第１ステージ２３２の支持柱２３４で支持しながら、第２昇降機構で基板ＷＦを保持した第２ステージ２７０を上
昇させる。真空吸着により第２ステージ２７０上の基板ＷＦをトップリング３０２で受け取り保持する。
一実施形態において、搬送ユニット２００は洗浄部を有する。図３に示されるように、洗浄部は洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２の上側に配置される上洗浄ノズル２８４ａと、下側に配置される下洗浄ノズル２８４ｂとを有する。上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂは、図示しない洗浄液の供給源に接続される。上洗浄ノズル２８４ａは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの上面に洗浄液を供給するように構成される。下洗浄ノズル２８４ｂは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの下面に洗浄液を供給するように構成される。上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの幅と同程度、またはそれ以上の幅を備え、基板ＷＦが搬送ローラ２０２上を搬送されることで、基板ＷＦの全面が洗浄されるように構成される。図３に示されるように、洗浄部は、搬送ユニット２００のプッシャ２３０の基板受け渡し場所よりも下流側に位置している。
＜研磨ユニット＞
図４は、一実施形態による研磨ユニット３００の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨ユニット３００として説明する。
図４に示すように、研磨ユニット３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッドを構成するトップリング３０２とを備えている。研磨テーブル３５０は、テーブル軸３５１を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、そのテーブル軸３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。
研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給されるようになっている。また、図４に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。
図４には示されていないが、一実施形態において、研磨ユニット３００は、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える（図１参照）。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。
トップリング３０２は、トップリングシャフト１８に接続されており、このトップリン
グシャフト１８は、上下動機構３１９により揺動アーム３６０に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト１８の上下動により、揺動アーム３６０に対してトップリング３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。トップリングシャフト１８は、図示しないトップリング回転モータの駆動により回転するようになっている。トップリングシャフト１８の回転により、トップリング３０２がトップリングシャフト１８を中心にして回転するようになっている。なお、トップリングシャフト１８の上端にはロータリージョイント３２３が取り付けられている。
なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ８００（「ＳＵＢＡ」は登録商標）、ＩＣ－１０００、ＩＣ－１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等（「ｓｕｒｆｉｎ」は登録商標）がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ－１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。
トップリング３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。揺動アーム３６０は支軸３６２を中心として旋回可能に構成されている。トップリング３０２は、揺動アーム３６０の旋回により、上述の搬送ユニット２００の基板受け渡し位置と研磨テーブル３５０の上方との間で移動可能である。トップリングシャフト１８を下降させることで、トップリング３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、トップリング３０２および研磨テーブル３５０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３５０の上方に設けられた研磨液供給ノズル３５４から、および／または、研磨テーブル３５０に設けられた開口部３５５から研磨パッド３５２上に研磨液を供給する。このように、基板を研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、トップリング３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。
トップリングシャフト１８およびトップリング３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱１３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱１３０を介して揺動アーム３６０に固定されている。
ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング３０２が上下動する。研磨ユニット３００は、ブリッジ２８の下面までの距離、すなわちブリッジ２８の位置を検出する位置検出部としての測距センサ７０を備えている。この測距センサ７０によりブリッジ２８の位置を検出することで、トップリング３０２の位置を検出することができるようになっている。測距センサ７０は、ボールねじ３２，サーボモータ３８とともに上下動機構３１９を構成している。なお、測距センサ７０は、レーザ式センサ、超音波センサ、過電流式センサ、もしくはリニアスケール式センサであってもよい。また、測距センサ７０、サーボモータ３８をはじめとする研磨ユニット内の各機器は、制御装置９００により制御されるように構成される。
一実施形態による研磨ユニット３００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａをドレッ
シングするドレッシングユニット３５６を備えている。このドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の上端に設けられたエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持する揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下部はドレッシング部材５０ａにより構成され、このドレッシング部材５０ａの下面には針状のダイヤモンド粒子が付着している。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６は揺動アーム５５に固定されている。
揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転するようになっている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧する。
研磨パッド３５２の研磨面３５２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面３５２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面３５２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに摺接させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。
本実施形態の研磨装置では、このドレッサ５０を利用して研磨パッド３５２の摩耗量を測定する。すなわち、ドレッシングユニット３５６はドレッサ５０の変位を測定する変位センサ６０を備えている。この変位センサ６０は、研磨パッド３５２の摩耗量を検知する摩耗量検知手段を構成し、揺動アーム５５の上面に設けられている。ドレッサシャフト５１にはターゲットプレート６１が固定されており、ドレッサ５０の上下動にともなって、ターゲットプレート６１が上下動するようになっている。変位センサ６０はこのターゲットプレート６１を挿通するように配置されており、ターゲットプレート６１の変位を測定することによりドレッサ５０の変位を測定する。なお、変位センサ６０としては、リニアスケール、レーザ式センサ、超音波センサ、もしくは渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサが用いられる。
本実施形態では、次のようにして研磨パッド３５２の摩耗量が測定される。まず、エアシリンダ５３を駆動させてドレッサ５０を、初期目立て済の研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに当接させる。この状態で、変位センサ６０はドレッサ５０の初期位置（高さ初期値）を検知し、その初期位置（高さ初期値）を制御装置９００に記憶する。そして、１つの、または複数の基板の研磨処理が終了した後、再びドレッサ５０を研磨面３５２ａに当接させ、この状態でドレッサ５０の位置を測定する。ドレッサ５０の位置は研磨パッド３５２の摩耗量に応じて下方に変位するため、制御装置９００は、上記初期位置と研磨後のドレッサ５０の位置との差を求めることで、研磨パッド３５２の摩耗量を求めることができる。このようにして、ドレッサ５０の位置に基づいて研磨パッド３５２の摩耗量が求められる。
一実施形態において、図４に示されるような研磨ユニット３００を用いて基板の研磨を行う場合、ドレッシングや研磨パッド３５２の交換などにより、研磨パッド３５２の厚さが変化する。後述するような弾性膜４（メンブレン）を膨らまして基板を加圧するトップリング３０２においては、弾性膜４と基板ＷＦとの距離によって、基板の外周部における弾性膜の接触範囲と面圧分布が変化する。この場合において、研磨の進行に伴い基板の面圧分布が変化しないようにするためには、研磨時のトップリング３０２と研磨パッド３５
２の表面（研磨面）との距離を一定に維持する必要がある。このように、トップリング３０２と研磨パッド３５２の表面との距離を一定にするためには、例えば、研磨パッド３５２を交換して、研磨パッド３５２のドレッサによる初期目立て（後述する）を行った後に、研磨パッド３５２の表面の高さ（位置）を検知してトップリング３０２の下降位置を調整する必要がある。以下、この研磨パッド３５２の表面の高さ（位置）を検知する工程をトップリングによるパッドサーチという。
トップリングによるパッドサーチは、トップリング３０２の下面（又は保持している基板の下面）を研磨パッド３５２の表面（研磨面）に接触させたときのトップリング３０２の高さ位置を検知することにより行われる。すなわち、トップリングによるパッドサーチ時には、サーボモータ３８を駆動して、エンコーダにより回転数を積算しながらトップリング３０２を下降させる。トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触すると、サーボモータ３８に対する負荷が増し、サーボモータ３８に流れる電流が大きくなる。したがって、制御装置９００の電流検出器によりサーボモータ３８に流れる電流を検出し、電流が大きくなったときに、トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触したと判断する。トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触したと判断されると、制御装置９００は、サーボモータ３８のエンコーダの積算値からトップリング３０２の下降距離（位置）を算出し、この下降距離を記憶する。このトップリング３０２の下降距離から研磨パッド３５２の表面の高さを得て、制御装置９００は、この研磨パッド３５２の表面の高さから研磨時のトップリング３０２の設定位置を算出する。
この場合において、トップリングによるパッドサーチ時に使用する基板としては、基板処理装置１０００による処理対象となる基板ではなく、パッドサーチ用のダミー基板を用いるのが好ましい。基板処理装置１０００による処理対象となる基板でパッドサーチを行ってよい場合もあるが、パッドサーチ用のダミー基板を用いることにより、パッドサーチにより処理対象となる基板にダメージを与える可能性を無くすことができる。
また、サーボモータ３８としては、モータの最大電流が可変なものを使用することが好ましい。このようなサーボモータを用いることで、例えば、トップリングによるパッドサーチ時にモータの最大電流値を一例として２５％～３０％程度に設定しておくことにより、トップリング３０２の下面または保持される基板（ダミー基板）の表面が研磨パッド３５２に接触したときに、基板（ダミー基板）、トップリング３０２、研磨パッド３５２などに極端に大きな負荷がかかることを防止することができる。また、この場合において、トップリング３０２の下降時間や下降距離から、トップリング３０２が研磨パッド３５２に接触するときをある程度予測できるので、トップリング３０２が研磨パッド３５２に接触する前にサーボモータ３８の最大電流値を下げることが好ましい。このようにすれば、速やかで確実な下降動作ができる。
次に、一実施形態による研磨ユニット３００におけるトップリング３０２について説明する。図５は、一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧するトップリング３０２の模式的な断面図である。図５おいては、トップリング３０２を構成する主要構成要素だけを模式的に図示している。図６は、一実施形態による、トップリング３０２を研磨テーブル３５０側から見た図である。
図５に示されるように、トップリング３０２は、基板ＷＦを研磨面３５２ａに対して押圧するトップリング本体２と、研磨面３５２ａを直接押圧するリテーナ部材３とを有する。トップリング本体２は概略四角形の平板状の部材からなり、リテーナ部材３はトップリング本体２の外周部に取り付けられている。一実施形態において、リテーナ部材３は、図６に示さるように細長い長方形の板状の部材である。図６に示される実施形態においては、リテーナ部材３は、４本の板状の部材が四角形のトップリング本体２の各辺の外側に設
けられている。また、一実施形態において、図６に示されるようにリテーナ部材３は複数の溝３ａを備えている。図６に示されるリテーナ部材３は、トップリング３０２の内側から外側に延びる溝３ａが形成されている。図６に示される実施形態においては、トップリング本体２の角部にはリテーナ部材３が無い領域が存在している。図７は、一実施形態によるリテーナ部材３の形状を示す図である。図７に示されるリテーナ部材３は、図６に示される細長いリテーナ部材３の端部が扇形になった形状である。そのため、図７に示されるように４個のリテーナ部材３を組み合わせることで、トップリング本体２の角部も含めてほぼ全体をリテーナ部材３で囲むことができる。トップリング本体２は、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。トップリング本体２の下面には、基板の裏面に接触する弾性膜（メンブレン）４が取り付けられている。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成される。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、金型を使用してゴム材から形成することができる。
弾性膜（メンブレン）４は同心状の複数の隔壁４ａを有し、これら隔壁４ａによって、弾性膜４の上面とトップリング本体２の下面との間に円形状のセンター室５、センター室５を囲う四角の環状のリプル室６、リプル室６を囲う四角の環状の中間室７、中間室７を囲う四角の環状のアウター室８、アウター室８を囲う四角の環状のエッジ室９が形成されている。すなわち、トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成されている。図８Ａは、一実施形態による弾性膜（メンブレン）４の構造を示す上面図である。図８Ｂは、図８Ａに示される矢印Ｂ－Ｂに沿って切り出した断面図である。図８Ｃは、図８Ａに示される矢印Ｃ－Ｃに沿って切り出した断面図である。図５に示されるように、トップリング本体２内には、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５がそれぞれ形成されている。そして、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５は、ロータリージョイント３２３を介して流路２１、２２、２３、２４、２５にそれぞれ接続されている。そして、流路２１，２２，２３，２４，２５は、それぞれバルブＶ１－１，Ｖ２－１，Ｖ３－１，Ｖ４－１，Ｖ５－１および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を介して圧力調整部３０に接続されている。また、流路２１，２２，２３，２４，２５は、それぞれバルブＶ１－２，Ｖ２－２，Ｖ３－２，Ｖ４－２，Ｖ５－２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ１－３，Ｖ２－３，Ｖ３－３，Ｖ４－３，Ｖ５－３を介して大気に連通可能になっている。なお、バルブＶ６－２およびその周辺の配管は後述のリテーナ部３８０が真空引き不可の構造であれば、省略してもよい。
図６、図８Ａ～８Ｃに示されるように弾性膜４には、リプル室６に連通し基板ＷＦをトップリング３０２に真空吸着させるための複数の真空吸着孔３１５が形成されている。一実施形態として、図６、図８Ａに示されるように、真空吸着孔３１５は８個設けられている。真空吸着孔３１５は図示しない通路に連通し、真空源に連結される。真空吸着孔３１５を介して、基板ＷＦをトップリング３０２の弾性膜４に対して真空吸着させることができる。
また、リテーナ部材３の上にも弾性膜からなるリテーナ部材加圧室１０が形成されており、リテーナ部材加圧室１０は、トップリング本体２内に形成された流路１６およびロータリージョイント３２３を介して流路２６に接続されている。そして、流路２６は、バルブＶ６－１および圧力レギュレータＲ６を介して圧力調整部３０に接続されている。また、流路２６は、バルブＶ６－２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ６－
３を介して大気に連通可能になっている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は、それぞれ圧力調整部３０からセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９およびリテーナ部材加圧室１０に供給する圧力流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６および各バルブＶ１－１～Ｖ１－３、Ｖ２－１～Ｖ２－３，Ｖ３－１～Ｖ３－３，Ｖ４－１～Ｖ４－３，Ｖ５－１～Ｖ５－３，Ｖ６－１～Ｖ６－３は、制御装置９００（図１参照）に接続されていて、それらの作動が制御されるようになっている。また、流路２１，２２，２３，２４，２５，２６にはそれぞれ圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６および流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６が設置されている。
図５に示すように構成されたトップリング３０２においては、上述したように、トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成され、これらセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９およびリテーナ部材加圧室１０に供給する流体の圧力を圧力調整部３０および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押圧する押圧力を基板ＷＦの領域毎に調整でき、かつリテーナ部材３が研磨パッド３５２を押圧する押圧力を調整できる。
次に、図４および図５に示すように構成された研磨ユニット３００による一連の研磨処理工程について図１９を参照して説明する。図１９は一実施形態による研磨ユニット３００により実施される一連の研磨処理工程を示すフローチャートである。図１９に示すように、研磨処理工程は、研磨パッド３５２の交換から始まる（ステップＳ１０１）。すなわち、研磨により消耗した研磨パッド３５２を研磨テーブル３５０から取り外し、新たな研磨パッド３５２を研磨テーブル３５０に取り付ける。
この場合、卸し立ての研磨パッド３５２は、表面が荒れていないため研磨能力に欠け、また研磨テーブル３５０への取り付け方法によって及び製品ごとの個体差によって研磨パッド表面にはうねりがあるため、それらを是正して研磨に使える状態にするために、切削能力が大きくなるようにパッド表面を荒らす表面調整（ドレッシング）をする必要がある。この初期表面調整（ドレッシング）を初期目立て（ステップＳ１０２）と称する。
次に、パッドサーチ用のダミー基板ＷＦを用いてトップリング３０２によるパッドサーチを行う（ステップＳ１０３）。上述したように、パッドサーチは研磨パッド３５２の表面の高さ（位置）を検知する工程である。
トップリングによるパッドサーチは、トップリング３０２の下面を研磨パッド３５２の表面（研磨面）に接触させたときのトップリング３０２の高さ位置を検知することにより行われる。すなわち、パッドサーチ時には、サーボモータ３８を駆動して、エンコーダにより回転数を積算しながらトップリング３０２を下降させる。トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触すると、サーボモータ３８に対する負荷が増し、サーボモータ３８に流れる電流が大きくなる。したがって、制御装置９００の電流検出器によりサーボモータ３８に流れる電流を検出し、電流が大きくなったときに、トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触したと判断する。トップリング３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触したと判断されると、制御装置９００は、サーボモータ３８のエンコーダの積算値からトップリング３０２の下降距離（位置）を算出し、この下降距離を記憶する。このトップリング３０２の下降距離から研磨パッド３５２の表面の高さを得て、制御装置９００は、この研磨パッド３５２の表面の高さから研磨前のトップリング３０２の最適な位置を算出する。
本実施形態においては、研磨前のトップリング３０２の最適な位置は、トップリング３０２に保持された基板ＷＦの下面（被研磨面）と研磨パッド３５２の表面（研磨面）とにわずかな間隙があるような位置である。すなわち、研磨対象の基板ＷＦの下面（被研磨面）が研磨パッド３５２の表面（研磨面）に接触することなく、基板ＷＦの下面（被研磨面）と研磨パッド３５２の表面（研磨面）との間にわずかな間隙がある状態のトップリング３０２の高さ位置を、トップリング３０２の最適位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）として制御装置９００に設定する（ステップＳ１０３）。
次に、ドレッサ５０よるパッドサーチを行う（ステップＳ１０４）。ドレッサによるパッドサーチはドレッサ５０の下面を所定の圧力で研磨パッド３５２の表面（研磨面）に接触させたときのドレッサ５０の高さ位置を検知することにより行われる。すなわち、エアシリンダ５３を駆動させてドレッサ５０を、初期目立て済みの研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに当接させる。この状態で、変位センサ６０はドレッサ５０の初期位置（高さ初期値）を検知し、この初期位置（高さ初期値）を制御装置９００に記憶する。なお、ステップＳ１０２の初期目立てとステップＳ１０４のドレッサによるパッドサーチとを兼用させることもできる。すなわち、初期目立ての最終工程としてドレッサ５０の高さ位置（初期位置）を検知し、この初期位置（高さ初期値）を制御装置９００に記憶する。
このように、ステップＳ１０２の初期目立てとステップＳ１０４のドレッサによるパッドサーチとを兼用した場合には、この後にステップＳ１０３のトップリングによるパッドサーチを行う。
次に、トップリング３０２は、プッシャ２３０から基板ＷＦを受け取って保持した後に、ステップＳ１０３によるトップリングによるパッドサーチで得たトップリングの設定位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）まで下降する。この設定位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）では、研磨前は、基板ＷＦをトップリング３０２で吸着保持しているので基板ＷＦの下面（被研磨面）と研磨パッド３５２の表面（研磨面）との間には、わずかな間隙がある。このとき、研磨テーブル３５０およびトップリング３０２は、ともに回転駆動されている。この状態で、基板ＷＦの裏面側にある弾性膜４（メンブレン）を膨らませ、基板ＷＦの下面（被研磨面）を研磨パッド３５２の表面（研磨面）に接触させ、研磨テーブル３５０とトップリング３０２とを相対運動させることにより、基板ＷＦの表面（被研磨面）が所定の状態（例えば、所定の膜厚）になるまで研磨する（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５における研磨が終了したら、トップリング３０２は、プッシャ２３０に研磨済の基板ＷＦを受け渡し、また、プッシャ２３０から新たな研磨対象である基板ＷＦを受け取る。トップリング３０２による研磨済みの基板ＷＦから研磨前の基板ＷＦへの交換作業の間に、ドレッサ５０による研磨パッド３５２のドレッシングが行われる（ステップＳ１０６）。
研磨パッド３５２の研磨面３５２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面３５２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面３５２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに接触させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。
ドレッシングの終了後に、ドレッサ５０によるパッドサーチを行う（ステップＳ１０６）。このドレッサによるパッドサーチは、ステップＳ１０４で述べたとおりである。なお、ドレッシングの終了後にドレッサによるパッドサーチを別途行うようにしてもよいが、ドレッシングの最終工程として、そのまま測定すれば、ドレッシング兼パッドサーチを同
時に行うことができる。よって、ステップＳ１０４のドレッサと研磨テーブルの回転数、ドレッサの荷重条件もこれと同じにすることが望ましい。このように、ドレッサ５０によるパッドサーチにより、ドレッシング後のドレッサ５０の高さ位置を検知する（ステップＳ１０６）。
次に、ステップＳ１０４で求めたドレッサ５０の初期位置（高さ初期値）とステップＳ１０６で求めたドレッシング後のドレッサ５０の高さ位置との差を求めることで、研磨パッド３５２の摩耗量（ΔＨ）を求める。
制御装置９００は、このようにして求めた研磨パッド３５２の摩耗量（ΔＨ）と、ステップＳ１０３のトップリング３０２によるパッドサーチで求めた、研磨時のトップリング３０２の設定位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）とから、式（１）に基づいて次の基板ＷＦを研磨するためのトップリング３０２の最適位置（Ｈｐｏｓｔ－ｂｅｓｔ）を算出する（ステップＳ１０７）。
Ｈｐｏｓｔ－ｂｅｓｔ＝Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ＋ΔＨ・・・（１）
すなわち、研磨時のトップリングの高さ位置に影響を与える要素である研磨パッドの摩耗量（ΔＨ）を検知し、この検知した研磨パッドの摩耗量（ΔＨ）に基づいて、先に設定した研磨時のトップリング３０２の設定位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）を補正し、次の基板ＷＦを研磨するためのトップリング３０２の設定位置（Ｈｐｏｓｔ－ｂｅｓｔ）を求めることにより、研磨時にトップリングが常に最適な高さ位置になるように制御する。
次に、サーボモータ３８を駆動して基板ＷＦを保持したトップリング３０２をステップＳ１０７において求めたトップリング３０２の設定位置（Ｈｐｏｓｔ－ｂｅｓｔ）まで下降させ、トップリング３０２の高さ調整を行う（ステップＳ１０８）。この後、ステップＳ１０５～ステップＳ１０８までの工程が研磨パッドが消耗するまで繰り返されて、多数の基板ＷＦが研磨される。その後、再び、研磨パッドが交換されるステップＳ１０１が実行される。
図１９に示すフローチャートで説明したように、本実施形態においては、研磨ユニット３００の運転中に、研磨時のトップリングの高さ位置に影響を与える要素である研磨パッドの摩耗量（ΔＨ）を検知し、この検知した研磨パッドの摩耗量（ΔＨ）に基づいて、先に設定したトップリング３０２の設定位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）を補正し、次の基板ＷＦを研磨するためのトップリング３０２の設定位置（Ｈｐｏｓｔ－ｂｅｓｔ）を求めることにより、研磨時にトップリングが常に最適な高さ位置になるように制御することができる。したがって、研磨時のトップリングの設定位置を、トップリングが直接得るためのトップリングによるパッドサーチは、研磨パッドを交換したときのみ行えば済み、スループットを飛躍的に高めることができる。
図１９に示されるフローチャートにおいては、研磨パッド３５２を交換するときにトップリングのパッドサーチ（Ｓ１０３）およびドレッサによるパッドサーチ（Ｓ１０４）を行っているが、一実施形態として、トップリングのパッドサーチ（Ｓ１０３）およびドレッサによるパッドサーチ（Ｓ１０４）は、任意のタイミングで行うことができる。たとえば、研磨パッド３５２を交換せずに厚さが異なる基板ＷＦを研磨する場合において、トップリングのパッドサーチ（Ｓ１０３）を行い、トップリング３０２の最適位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）を再設定してもよい。その際、およびドレッサによるパッドサーチ（Ｓ１０４）を行ってもよい。厚さの異なる基板ＷＦのためにトップリング３０２の最適位置（Ｈｉｎｉｔｉａｌ－ｂｅｓｔ）を再設定した後、ステップＳ１０５～ステップＳ１０８を行うようにしてもよい。
図９は、一実施形態によるトップリング３０２の詳細な構造を示す断面図である。図９は、図４に示されるトップリング３０２を矢印９－９に沿って切り出した断面図に相当する。図９に示される実施形態において、トップリング３０２は、トップリング本体２およびリテーナ部３８０を有する。トップリング本体２は、四角形の板状の上部材３０３と、上部材３０３の下面に取り付けられた中間部材３０４と、中間部材３０４の下面に取り付けられた下部材３０６とを備えている。リテーナ部３８０は、上部材３０３の外周部に取り付けられている。上部材３０３は、ボルト３０８などによりトップリングシャフト１８に連結される。また、中間部材３０４は、ボルト３０９などにより上部材３０３に連結される。下部材３０６は、ボルト３１０などにより上部材３０３に連結される。上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６は、金属材料やプラスチック材料から形成することができる。一実施形態において、上部材３０３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、中間部材３０４および下部材３０６はプラスチック材料から形成される。
図９に示されるように、下部材３０６の下面には、基板ＷＦの裏面に接触する弾性膜４が取り付けられている。この弾性膜４は、図示のように同心の３つのホルダ３１６（中心部は薄い円柱状部材、その周囲の２個は四角の環状部材）により下部材３０６の下面に取り付けられる。ホルダ３１６は、ボルト３１１などにより下部材３０６に固定され、ホルダ３１６と下部材３０６とにより弾性膜４を挟むことで弾性膜４を下部材３０６の下面に取り付けることができる。弾性膜４の形状は、図８Ａ～８Ｃともに説明したものと同様であり、隔壁４ａにより複数の区画が形成されている。
図５、９に示されるように、弾性膜４および下部材３０６の下面により、センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９が画定されている。図５に示されるように、センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９には、それぞれ流路１１、１２、１３、１４、１５が連絡しており、これらの流路を介して流体をセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９に供給して、各室５，６，７，８，９の内部圧力を独立して制御することができる。そのため、基板ＷＦを研磨するときに、基板ＷＦのエリア領域ごとに、研磨パッド３５２への接触圧力を制御することができる。
図１０は、図９に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面図である。図１１は、図９に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面斜視図である。図示のように、上部材３０３の外周部には、リテーナ部３８０が設けられている。図示のように、上部材３０３の外周部の下面には上部ハウジング４０２が連結されている。一実施形態において、上部ハウジング４０２は、シールパッキンなどを介して上部材３０３にボルトなどで固定することができる。上部ハウジング４０２の下面には、下部ハウジング４０４が備えられている。一実施形態においては、上部ハウジング４０２および下部ハウジング４０４は、全体として四角の環状の部材であり、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂から形成することができる。下部ハウジング４０４の内部には、円筒形のシリンダ４０６が画定されている。シリンダ４０６内には、ダイアフラム４０８が配置されている。一実施形態において、ダイアフラム４０８はゴム材から形成される。ダイアフラム４０８は、上部ハウジング４０２と下部ハウジング４０４とにより挟むことで固定される。シリンダ４０６の内部空間は、ダイアフラム４０８により上部空間と下部空間とに仕切られている。下部ハウジング４０４のダイアフラム４０８内には、ピストン４１０が配置されている。ピストン４１０の一端は、ダイアフラム４０８の下面に接触している。また、ピストン４１０の他端は、下部ハウジング４０４の下側から出て、リテーナ支持ガイド４１２に接触している。一実施形態において、ピストン４１０は、ＰＰＳ樹脂から形成することができる。
図１３は、下部ハウジング４０４を上から見た平面図である。一実施形態において、下
部ハウジング４０４には、複数のシリンダ４０６が形成されており、それぞれのシリンダ４０６にダイアフラム４０８およびピストン４１０が配置されている。図１３は、下部ハウジング４０４に複数のシリンダ４０６が形成され、それぞれのシリンダ４０６に配置されたダイアフラム４０８を示している。図示のように、同一の形状のシリンダ４０６、ダイアフラム４０８、ピストン４１０を用いることで、これらを製造するコストを低減することが可能になる。たとえば、寸法の異なるトップリング本体２を製造する場合でも、同一の部品であるダイアフラム４０８、ピストン４１０を使用することができ、トップリング本体２の大きさに応じて使用する数を変更するように設計することができる。
上部ハウジング４０２には、通路４０３（図５では流路１６として示されている）が設けられている。通路４０３は流体源（たとえば図５の圧力調整部３０）に接続されている。通路４０３を通って、流体源から流体（たとえば空気または窒素）を下部ハウジング４０４のシリンダ４０６の上部空間内に供給することができる。シリンダ４０６の上部空間内に流体が供給されると、ダイアフラム４０８が下方向に膨らんでピストン４１０を下方向に移動させる。ピストン４１０が下方向に移動することで、リテーナ支持ガイド４１２を下方向に移動させることができる。
一実施形態において、図１０、図１１に示されるように、上部ハウジング４０２の外側側面からリテーナ支持ガイド４１２の外側側面に渡ってバンド４１４が取り付けられている。バンド４１４は、リテーナ支持ガイド４１２の下部ハウジング４０４に対する変位を許容するとともに、下部ハウジング４０４とリテーナ支持ガイド４１２との間の空間に研磨液などを浸入するのを防止する。
図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の下面には、リテーナガイド４１６が取り付けられている。一実施形態において、図示のように、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間にはゴム材などからなるシールパッキン４１５が配置されている。図示のようにリテーナガイド４１６の下面には、リテーナ部材３が取り付けられる。図１１に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、ボルトにより固定することができる。リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、全体として四角の環状の部材である。一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、リテーナ部材３は、ＰＰＳ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などから形成される。上述のように、下部ハウジング４０４内のピストン４１０によりリテーナ支持ガイド４１２が下方向に移動されることで、リテーナ部材３が下方向に移動される。
一実施形態において、トップリング３０２は、リテーナ部材３を上下方向に変位可能に案内し、且つ、リテーナ部材３の横方向に変位することを禁止するように支持する、リテーナ案内装置を備える。一実施形態において、図１０、図１１に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、支持ローラ４５０により支持および案内されて、上下方向に移動可能である。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の内側側面には、支持パッド４１８が固定されている。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８が支持ローラ４５０に接触および支持された状態で、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３が上下方向に移動する。なお、一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８と支持ローラ４５０との間にはわずかに隙間ができるように構成してもよい。一実施形態において、支持パッド４１８は、ＰＰＳ樹脂や塩化ビニル樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などから形成することができる。
図１０、図１１に示されるように、トップリング本体２の下部材３０６には、リテーナ支持フレーム４２０が固定されている。図１１に示されるように、リテーナ支持フレーム
４２０は、ボルト４２２により下部材３０６に固定される。図１０、図１１に示されるように、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間には、シールパッキン４１５が挟まれている。図示のように、シールパッキン４１５は、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間の領域から、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間の領域まで延びている。また、シールパッキン４１５は、トップリング本体２からリテーナ部３８０に渡って延びるともいえる。そのため、シールパッキン４１５は、トップリング本体２とリテーナ部３８０との間から研磨液などがトップリング３０２の内部に浸入することを防止することができる。
図１１に示されるように、リテーナ支持フレーム４２０にはシャフト４２４が固定されている。図１２は、図１０に示される矢印１２の方向から見た断面図であり、支持ローラ４５０の構造を示している。図１２に示されるように、シャフト４２４は、ボルト４２５によりリテーナ支持フレーム４２０に固定されている。シャフト４２４は、トップリング本体２が基板ＷＦを保持する面に平行に延びる。また、シャフト４２４は、略四角形のトップリング本体２の四角形の辺に平行な方向に延びるともいえる。図１２に示されるように、低摺動軸受４２６を介して、シャフト４２４の周囲に支持ローラ４５０が取り付けられている。そのため、支持ローラ４５０は、シャフト４２４を中心に自由に回転可能である。一実施形態において、シャフト４２４および支持ローラ４５０は、ＳＵＳなどの金属から形成される。一実施形態において、低摺動軸受４２６は、含油ポリアセタールから形成される。一実施形態において、低摺動軸受４２６は、円筒ころ軸受であってもよい。
一実施形態において、支持ローラ４５０は、四角の環状のリテーナ部３８０の各辺に沿って複数設けられる。図１４は、図９の矢印１４－１４の方向から見た断面図である。図１４に示されるように、支持ローラ４５０は、四角形のリテーナ支持フレーム４２０の各辺にそれぞれ３個設けられている。図示の実施形態においては、支持ローラ４５０を各辺にそれぞれ３個設けているが、他の実施形態として支持ローラ４５０を各辺に１個ずつ設けてもよいし、それぞれ２個以上設けてもよい。
上述のように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は上下方向に移動可能である。一実施形態においては、トップリング３０２は、上下動可能なリテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３の移動を制限するストッパを備えることができる。図１６は、図１４に示される矢印１６－１６の方向から見た断面図である。図１４、図１６に示されるように、４角形のトップリング３０２の角部において、リテーナ支持フレーム４２０の一部が、リテーナ支持ガイド４１２の下面に潜り込んでいる。リテーナ支持ガイド４１２の下面に潜り込んだリテーナ支持フレーム４２０の上面は停止面４２０ａを画定する。リテーナ支持ガイド４１２が下方向に移動するときに、リテーナ支持ガイド４１２の下面がリテーナ支持フレーム４２０の停止面４２０ａに接触する。そのため、リテーナ支持フレーム４２０の停止面４２０ａは、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３の下方向の移動量の限界値を画定する。なお、一実施形態において、リテーナ支持フレーム４２０の停止面４２０ａ、またはリテーナ支持ガイド４１２のリテーナ支持フレーム４２０に接触する面に樹脂などで形成される支持パッドを設けてもよい。リテーナ支持フレーム４２０およびリテーナ支持ガイド４１２がともに金属材料で形成される場合、金属どうしの接触により金属くずなどが発生することがある。支持パッドは、そのような金属くずの発生を防止するために設けられる。一実施形態において、かかる支持パッドは、リテーナ支持ガイド４１２に取り付けられる支持パッド４１８と同様の材料から形成することができる。
上述の実施形態において、支持ローラ４５０は、研磨中に基板ＷＦから受ける水平方向の荷重を支持することができる。たとえば、図１４に示される状態において、基板ＷＦからリテーナ部材３に右方向に力が加わるとする。その場合、トップリング３０２の左側に
あるリテーナ部３８０のリテーナ支持ガイド４１２に取り付けられた支持パッド４１８が（左側の）支持ローラ４５０を右方向に押し付ける。支持ローラ４５０のシャフト４２４は、リテーナ支持フレーム４２０に固定されており、リテーナ支持フレーム４２０は下部材３０６に固定されている。そのため、リテーナ部材３に水平方向の力が与えられたときに、支持ローラ４５０がその荷重を受けてリテーナ部材３が水平方向に移動することを防止することができる。
図１４に示されるように、支持ローラ４５０は、リテーナ部３８０の内側に配置されている。そのため、リテーナ部の外側から水平方向の荷重を支持する構成に比べて、トップリング３０２の寸法を小さくすることができる。図１５は、参考例として示すトップリングのリテーナ部の周りを示す断面斜視図である。図１５に示されるトップリング３０２は、円形であるが図１１に示されるトップリング３０２と類似の構成である。図１５に示される参考例のトップリング３０２は、図１１に示されるトップリング３０２と同様に、シリンダ４０６内に流体を供給してダイアフラム４０８によりピストン４１０を駆動することで、リテーナガイド４１６およびリテーナ部材３を上下方向に移動させることができる。ただし、図１５に示される参考例によるトップリング３０２では、リテーナ支持ガイド４１２は、トップリング３０２のトップリング本体２の下部材３０６に固定されており、トップリング本体２に対して動かない。図１５に示さる実施形態によるトップリング３０２において、リテーナ支持ガイド４１２は、リテーナガイド４１６およびリテーナ部材３の外周方向の延び、リテーナ部材３の外側側面に接触してリテーナ部材３を支持している。そのため、リテーナ部材３は、リテーナ支持ガイド４１２に支持されながら上下方向に変位可能となっている。図１５に示される参考例では、基板ＷＦの研磨中に基板ＷＦからリテーナ部材３に与えられる水平方向の荷重は、リテーナ支持ガイド４１２によりリテーナ部材３の外側から支持される。図１５に示される参考例においては、リテーナ支持ガイド４１２が、リテーナ部材３の外側から支持するので、リテーナ支持ガイド４１２の半径方向の寸法が大きくなる。一方、図１１などに示される実施形態においては、支持ローラ４５０によりリテーナ部材３の内側からリテーナ部材３を支持するので、図１５に示される参考例のようにリテーナ支持ガイド４１２の寸法を大きくする必要がない。そのため、本願の上述の実施形態においては、トップリング３０２の寸法を小さくすることができる。
また、上述の実施形態において、トップリングシャフト１８の回転力は、上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６に伝達される。さらに、回転力は下部材３０６に固定されたリテーナ支持フレーム４２０から支持ローラ４５０に伝達され、支持ローラ４５０から支持パッド４１８を通じてリテーナ部３８０に伝達される。そのため、トップリング３０２のトップリング本体２の回転力は支持ローラ４５０を通じてリテーナ部３８０へ伝達される。
また、上述の実施形態において、通路４０３を通じてシリンダ４０６に流体を供給して、ダイアフラム４０８によりピストン４１０を駆動することで、リテーナ部材３を上下方向に移動させて研磨パッド３５２に対して押し付けることができる。また、シリンダ４０６に供給する流体の圧力により、リテーナ部材３の研磨パッド３５２への押しつけ圧力を制御することができる。上述の実施形態においては、リテーナ部材３が上下方向に移動するとき、支持ローラ４５０により案内されて移動する。そのため、支持ローラ４５０と支持パッド４１８との間の抵抗を小さくすることができる。図１５に示される参考例においては、リテーナ支持ガイド４１２がリテーナ部材３の外側側面に接触して水平方向の荷重を支持しながら、リテーナ部材３の上下方向の移動を案内する。そのため、図１５の参考例においては、本願の実施形態の支持ローラ４５０を使用する場合に比べて、リテーナ部材３の上下方向の移動を案内するときの抵抗が大きくなる。
＜乾燥ユニット＞
乾燥ユニットは、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥ユニット５００は、研磨ユニット３００で研磨された後に、搬送ユニット２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥ユニット５００は、搬送ユニット２００の下流に配置される。
図１７は、一実施形態による乾燥ユニット５００を模式的に示す側面図である。乾燥ユニット５００は、基板ＷＦを搬送するための搬送ローラ２０２を有する。一実施形態において、乾燥ユニット５００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、乾燥ユニット５００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。乾燥ユニット５００の搬送ローラ２０２は、搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２と同様にギア２０６およびモータ２０８により駆動される。図１７に示されるように、乾燥ユニット５００の入口側には、入口シャッタ５０２を備える。入口シャッタ５０２は、開閉可能に構成される。図１７に示されるように、乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ５０４を有する。センサ５０４は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図１７に示される実施形態においては、センサ５０４は乾燥ユニット５００に３個（５０４ａ～５０４ｃ）設けられている。一実施形態において、これらのセンサ５０４ａ～５０４ｃによる基板ＷＦの検知に応じて、乾燥ユニット５００の動作を制御することができる。
図１７に示される実施形態において、乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。図示の実施形態において、ノズル５３０は、搬送ローラ２０２の下側に配置される下ノズル５３０ａと、搬送ローラ２０２の上側に配置される上ノズル５３０ｂと、を有する。下ノズル５３０ａは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの下面に気体を噴射するように配置される。また、上ノズル５３０ｂは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの上面に気体を噴射するように配置される。下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂは、搬送される基板ＷＦの幅と同程度あるいはそれ以上の幅を有する。そのため、下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂにより搬送される基板ＷＦの全体に渡って気体を噴きつけることができる。乾燥ユニット５００は、下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂにより搬送される基板ＷＦ上の水滴を吹き飛ばすことで、基板ＷＦを乾燥させることができる。なお、下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂは、それぞれ１つ設けてもよいし、基板ＷＦの搬送方向に複数設けてもよい。本実施例では上ノズル５３０ｂと下ノズル５３０ａとも３個設けている。各ノズル５３０の形式としては気体供給口が基板ＷＦの幅程度に伸びるスリット状とすることができる。
図１７に示される乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２の上に配置される上搬送ローラ５０６を有する。上搬送ローラ５０６は、動力源に接続されており、回転可能に構成されている。一実施形態において、上搬送ローラ５０６は、搬送ローラ２０２と同様にギア２０６およびモータ２０８により駆動されるように構成される。
＜アンロードユニット＞
アンロードユニット６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを基板処理装置１０００の外へ搬出するためのユニットである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードユニット６００は、乾燥ユニッ
ト５００の下流に配置される。
図１８は、一実施形態によるアンロードユニット６００を模式的に示す側面図である。一実施形態において、アンロードユニット６００は筐体６０２を備える。筐体６０２は基板ＷＦを受け入れる側に入口開口６０４を備える。図１８に示される実施形態においては、右側が入口側である。アンロードユニット６００は、入口開口６０４から基板ＷＦを受け入れる。一実施形態において、アンロードユニット６００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。
図１８に示される実施形態において、アンロードユニット６００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板を所定の方向に搬送することができる。一実施形態において、アンロードユニット６００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、アンロードユニット６００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。
図示の実施形態において、アンロードユニット６００の筐体６０２は、基板ＷＦの出口開口６０８を有する。アンロードユニット６００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ６１２を有する。センサ６１２は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図１８に示される実施形態においては、センサ６１２は筐体６０２内に３つ設けられており、１つは入口開口６０４付近に設けられるセンサ６１２ａであり、１つはアンロードユニット６００の中央付近に設けられるセンサ６１２ｂであり、もう１つは出口開口６０８付近に設けられるセンサ６１２ｃである。一実施形態において、これらのセンサ６１２による基板ＷＦの検知に応じて、アンロードユニット６００の動作を制御することができる。たとえば、入口開口６０４付近のセンサ６１２ａが基板ＷＦの存在を検知したら、アンロードユニット６００内の搬送ローラ２０２の回転を始動するようにしてもよいし、また、搬送ローラ２０２の回転速度を変更してもよい。
以下において、上述した基板処理装置１０００による基板ＷＦの搬送経路を説明する。基板処理装置１０００の動作は、制御装置９００により制御される。基板処理装置１０００の上流には、他の処理装置が配置されている。上流側の他の処理装置にて処理された基板ＷＦは基板処理装置１０００のロードユニット１００の入口開口１０４から搬入される。上述の実施形態においては、基板ＷＦは、研磨ユニット３００により研磨される面が下向きで搬送される。一実施形態において、ロードユニット１００のセンサ１１２ａにより基板ＷＦを検知したら、ロードユニット１００の搬送ローラ２０２の動作を開始させるように構成することができる。また、ロードユニット１００に導入された基板ＷＦはリーダー１０６により基板ＷＦのＩＤが読み取られる。読み取られたＩＤに応じて基板処理装置１０００での処理を決定してもよい。また、読み取ったＩＤにより、導入された基板ＷＦが基板処理装置１０００による処理対象ではないと判断されたら、搬送ローラ２０２による搬送を停止してもよい。搬送ローラ２０２によりロードユニット１００内を基板ＷＦが搬送されると、センサ１１２ｃにより基板ＷＦが検知される。センサ１１２ｃにより基板ＷＦが検知され、且つ、搬送ユニット２００Ａで基板ＷＦの受け入れ準備ができている場合は、搬送ユニット２００Ａの入口シャッタ２１８が開き、搬送ローラ２０２により基板ＷＦがロードユニット１００から搬送ユニット２００Ａへ搬送される。搬送ユニット２００Ａで基板ＷＦの受け入れ準備ができていない場合は、ロードユニット１００の搬送ローラ２０２の動作を停止して、搬送ユニット２００Ａの受け入れ準備ができるのを待つ。
基板ＷＦが搬送ユニット２００Ａに搬送されると、搬送ユニット２００Ａの入口側に配置されたセンサ２１６ａが基板ＷＦを検知する。センサ２１６ａにより、基板ＷＦの後ろが通過したことが確認されると、入口シャッタ２１８を閉じる。その後、センサ２１６ｂにより基板ＷＦの位置を監視しながら、搬送ユニット２００Ａの搬送ローラ２０２で基板ＷＦが搬送される。このときストッパ移動機構２２２によりストッパ２２０が基板ＷＦの搬送経路内に移動されている。搬送ローラ２０２上を搬送されてきた基板ＷＦは、ストッパ２２０に接触して基板ＷＦが停止される。また、センサ２１６ｃはストッパ２２０の位置に配置されており、センサ２１６ｃにより基板ＷＦを検知すると搬送ローラ２０２の動作を停止する。ストッパ２２０の位置（基板受け渡し位置）で停止した基板ＷＦは、プッシャ２３０を介して、研磨ユニット３００Ａのトップリング３０２に受け渡される。
基板ＷＦが基板受け渡し位置で停止されると、研磨ユニット３００Ａのアーム３６０を揺動させて、トップリング３０２を搬送ユニット２００Ａの基板ＷＦの上に位置させる。次に、プッシャ２３０の第１ステージ２３２および第２ステージ２７０を上昇させて、第２ステージ２７０により搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取る。プッシャ２３０の第１ステージ２３２に、トップリング３０２のリテーナ部材３を支持させるとともに、第２ステージ２７０をさらに上昇させる。この状態において、トップリング３０２が、真空吸着により基板ＷＦを弾性膜４の下面に保持する。
トップリング３０２に基板ＷＦを保持させたら、揺動アーム３６０を揺動させて、基板ＷＦを保持するトップリング３０２が研磨ユニット３００Ａの研磨パッド３５２に対向する位置にくるようにする。その後、研磨テーブル３５０およびトップリング３０２を回転させながら、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し当てて基板ＷＦを研磨する。基板ＷＦの研磨中は、研磨液供給ノズル３５４および通路３５３を通じて研磨液を研磨パッド３５２の表面に供給する。
研磨ユニット３００Ａでの基板ＷＦの研磨が終了すると、揺動アーム３６０を揺動させて、基板ＷＦを保持するトップリング３０２を搬送ユニット２００Ａの基板受け渡し位置まで移動させる。トップリング３０２のリテーナ部材３が第１ステージ２３２に支持され、基板ＷＦが第２ステージ２７０に支持されるようにトップリング３０２を移動させる。その後、トップリング３０２の真空吸着を開放し、基板ＷＦを第２ステージ２７０の支持柱２７２に支持させる。その後、プッシャ２３０を下降させて、基板ＷＦを搬送ローラ２０２上に受け渡す。
なお、研磨ユニット３００Ａで基板ＷＦの研磨が終了すると、研磨ユニット３００Ａでは、ドレッサ３５６およびアトマイザ３５８などを用いて研磨パッド３５２のドレッシング、洗浄などが行われる。
研磨ユニット３００Ａから搬送ユニット２００Ａに基板ＷＦが受け渡されると、搬送ローラ２０２を再び始動して基板ＷＦを搬送する。センサ２１６ｄは基板ＷＦの洗浄を開始する位置に設けられており、センサ２１６ｄにより基板ＷＦを検知すると基板ＷＦの洗浄を開始する。基板ＷＦの洗浄をするときは、搬送ローラ２０２の回転速度を洗浄用の速度に変更してもよい。搬送ローラ２０２で基板ＷＦを搬送しながら、上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂから洗浄液を基板ＷＦに向けて噴射して基板ＷＦを洗浄する。センサ２１６ｅは洗浄部内に配置されており、センサ２１６ｅにより基板ＷＦの位置を監視しながら、基板ＷＦを洗浄しながら基板ＷＦが搬送される。センサ２１６ｆは、基板ＷＦの洗浄を終了する位置に配置されており、センサ２１６ｆにより基板ＷＦを検知すると、上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂからの洗浄液の噴射を停止する。また、基板ＷＦの洗浄を終了すると、搬送ローラ２０２の回転速度を搬送用の速度に変更
する。センサ２１６ｇは、搬送ユニット２００Ａの出口付近に配置されている。センサ２１６ｇが基板ＷＦを検知し、次のユニットである搬送ユニット２００Ｂで基板ＷＦの受け入れ準備ができていれば、出口シャッタ２８６を開いて基板ＷＦを搬送ユニット２００Ａから搬送ユニット２００Ｂへ搬送する。なお、センサ２１６ｇで基板ＷＦを検知したときに、研磨ユニット３００Ｂで基板ＷＦの受け入れ準備が出来ていなければ、基板ＷＦの受け入れ準備ができるまで搬送ローラ２０２の回転を停止して基板ＷＦを待機させる。
一実施形態において、搬送ユニット２００Ｂでの基板ＷＦの処理は、上述した搬送ユニット２００Ａと同様とすることができる。この処理では、典型的には同一の基板ＷＦを研磨ユニット３００Ａと研磨ユニット３００Ｂとで２段研磨する場合を含む。また、一実施形態において、基板ＷＦの研磨は、研磨ユニット３００Ａまたは研磨ユニット３００Ｂの一方でのみ（１段研磨だけ）行ってもよい。たとえば、研磨ユニット３００Ａでのみ基板ＷＦの研磨およびを行い、研磨ユニット３００Ｂでは研磨を行わない場合、搬送ユニット２００Ｂでは、研磨ユニット３００Ｂへの基板ＷＦの受け渡しおよび洗浄は行わずに、搬送ローラ２０２で基板を搬送して次のユニットである乾燥ユニット５００へ基板ＷＦを受け渡す。また、研磨ユニット３００Ａでは研磨を行わずに研磨ユニット３００Ｂでのみ基板の研磨を行う場合、搬送ユニット２００Ａでは研磨ユニット３００Ａへの基板ＷＦの受け渡しおよび洗浄は行わずに、搬送ローラ２０２で基板を搬送して次のユニットである搬送ユニット２００Ｂへ基板ＷＦを受け渡す。
図１に示される基板処理装置１０００において、基板ＷＦは、搬送ユニット２００Ｂから乾燥ユニット５００に搬送される。乾燥ユニット５００に基板ＷＦを受け入れるときは、搬送ユニット２００Ｂの出口シャッタ２８６および乾燥ユニット５００の入口シャッタ５０２が開き、搬送ローラ２０２により基板ＷＦを搬送ユニット２００Ｂから乾燥ユニット５００に搬送する。基板ＷＦが乾燥ユニット５００の入口付近に配置されたセンサ５０４ａを通り過ぎたことが検知されると、乾燥ユニット５００の入口シャッタ５０２および搬送ユニット２００Ｂの出口シャッタ２８６を閉じる。センサ５０４ｂは、乾燥ユニット５００による基板ＷＦの乾燥を開始する位置に配置されており、搬送ローラ２０２により基板ＷＦが乾燥ユニット５００内を搬送されてセンサ５０４ｂが基板ＷＦを検知すると、下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂから気体の噴射を開始する。センサ５０４ｃは、乾燥ユニット５００の出口付近に配置されており、センサ５０４ｃが基板ＷＦを検知すると、下ノズル５３０ａおよび上ノズル５３０ｂからの気体の噴射を停止する。また、センサ５０４ｃで基板ＷＦを検知すると、出口シャッタ５４０を開いて、基板ＷＦを乾燥ユニット５００からアンロードユニット６００に搬送する。
アンロードユニット６００に搬送された基板ＷＦは、センサ６１２ａ～６１２ｃに監視されながら搬送ローラ２０２により出口まで搬送され、出口開口６０８から基板処理装置１０００の外へ搬送される。６００の出口側には、基板ＷＦの次の処理工程のための他の処理装置が配置されており、アンロードユニット６００から次の処理工程の処理装置に引き渡される。
図１に示される基板処理装置１０００においては、搬送ユニット２００および研磨ユニット３００は、それぞれ２つ設けられているが、搬送ユニット２００および研磨ユニット３００はそれぞれ１つでもよいし、それぞれ３個以上でもよい。また、上述したように、ロードユニット１００、搬送ユニット２００、研磨ユニット３００、乾燥ユニット５００、およびアンロードユニット６００は、それぞれ独立したユニットとして構成することができる。
上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、基板を保持するためのトップリングが提供され、かかるトッ
プリングは、基板支持面と、前記基板支持面の外周を囲うように配置されるリテーナ部材と、前記基板支持面に垂直な方向における前記リテーナ部材の変位を可能に案内し、且つ、前記基板支持面に平行で前記基板支持面から離れる方向における前記リテーナ部材の変位を禁止するように支持する、リテーナ案内装置と、を有し、前記リテーナ案内装置は、前記基板支持部を囲うリテーナ部材の内側に配置されている。
［形態２］形態２によれば、形態１によるトップリングにおいて、前記リテーナ案内装置は、支持ローラを有する、前記支持ローラの回転軸は前記基板支持面に平行である。
［形態３］形態３によれば、形態１または形態２によるトップリングにおいて、前記基板支持面は、略四角形である。
［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態によるトップリングにおいて、前記リテーナ部材は、複数の板状の部材を有し、四角形の前記基板支持面の各辺に対応して少なくとも１つのリテーナ部材が配置される。
［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態によるトップリングにおいて、前記リテーナ案内装置は複数であり、前記リテーナ案内装置は、略四角形の前記基板支持面の各辺に対向する位置にあるリテーナ部材を案内および支持するように、前記各辺に対応して少なくとも１つ設けられる。
［形態６］形態６によれば、形態１から形態５のいずれか１つの形態によるトップリングにおいて、前記基板支持面に垂直な方向に前記リテーナ部材を変位させるためのリテーナ駆動装置を有する。
［形態７］形態７によれば、形態６によるトップリングにおいて、前記リテーナ駆動装置は、内部に気体を受け入れ可能なシリンダと、前記シリンダ内に配置されるダイアフラムと、前記ダイアフラムの動きに応じて変位可能なピストンと、を有し、前記リテーナ部材は、前記ピストンにより移動可能に構成されている。
［形態８］形態８によれば、形態６または形態７によるトップリングにおいて、前記リテーナ駆動装置は複数であり、前記リテーナ駆動装置は、略四角形の前記基板支持面の各辺に対向する位置にあるリテーナ部材を駆動するように、前記各辺に対応するリテーナ部材に応じて少なくとも１つ設けられる。
［形態９］形態９によれば、形態８によるトップリングにおいて、前記複数のリテーナ駆動装置は、同一の寸法である。
［形態１０］形態１０によれば、形態１から形態９のいずれか１つの形態によるトップリングにおいて、前記基板支持面は、弾性部材を有し、前記弾性部材は、圧力室の少なくとも一部を画定する。
［形態１１］形態１１によれば、形態１０によるトップリングにおいて、前記弾性部材は、複数の圧力室を画定する。
［形態１２］形態１２によれば、形態１０または形態１１によるトップリングにおいて、前記圧力室に気体を供給するための通路を有する。
［形態１３］形態１３によれば、基板処理装置であって、かかる基板処理装置は、形態１から形態１２のいずれか１つの形態によるトップリングと、研磨パッドを保持するよう
に構成された研磨テーブルと、を有する。
２…トップリング本体
３…リテーナ部材
４…弾性膜
４ａ…隔壁
１８…トップリングシャフト
５０…ドレッサ
３００…研磨ユニット
３０２…トップリング
３０３…上部材
３０４…中間部材
３０６…下部材
３１５…真空吸着孔
３１９…上下動機構
３５０…研磨テーブル
３５２…研磨パッド
３５４…研磨液供給ノズル
３５５…開口部
３５６…ドレッシングユニット
３５７…貫通孔
３５８…アトマイザ
３６０…揺動アーム
３８０…リテーナ部
４０２…上部ハウジング
４０４…下部ハウジング
４０６…シリンダ
４０８…ダイアフラム
４１０…ピストン
４１２…リテーナ支持ガイド
４１４…バンド
４１５…シールパッキン
４１６…リテーナガイド
４１８…支持パッド
４２０…リテーナ支持フレーム
４２４…シャフト
４２６…低摺動軸受
４５０…支持ローラ
９００…制御装置
１０００…基板処理装置
ＷＦ…基板

Claims (14)

  1. 基板を保持するためのトップリングであって、
    基板支持面と、
    前記基板支持面の外周を囲うように配置される、前記基板支持面に平行な方向に基板が前記基板支持面から離れることを防止するためのリテーナ部材と、
    前記基板支持面に垂直な方向における前記リテーナ部材の変位を可能に案内し、且つ、前記基板支持面に平行で前記基板支持面から離れる方向における前記リテーナ部材の変位を禁止するように支持する、リテーナ案内装置と、を有し、
    前記リテーナ案内装置は、前記基板支持部を囲うリテーナ部材の内側に配置されており、
    前記リテーナ案内装置は、支持ローラを有する、前記支持ローラの回転軸は前記基板支持面に平行である、
    トップリング。
  2. 基板を保持するためのトップリングであって、
    基板支持面と、
    前記基板支持面の外周を囲うように配置される、前記基板支持面に平行な方向に基板が前記基板支持面から離れることを防止するためのリテーナ部材と、
    前記基板支持面に垂直な方向における前記リテーナ部材の変位を可能に案内し、且つ、前記基板支持面に平行で前記基板支持面から離れる方向における前記リテーナ部材の変位を禁止するように支持する、リテーナ案内装置と、を有し、
    前記リテーナ案内装置は、前記基板支持部を囲うリテーナ部材の内側に配置されており、
    前記リテーナ案内装置は複数であり、前記リテーナ案内装置は、略四角形の前記基板支持面の各辺に対向する位置にあるリテーナ部材を案内および支持するように、前記各辺に対応して少なくとも１つ設けられる、
    トップリング。
  3. 請求項２に記載のトップリングであって、
    前記リテーナ案内装置は、支持ローラを有する、前記支持ローラの回転軸は前記基板支持面に平行である、
    トップリング。
  4. 請求項１に記載にトップリングであって、
    前記基板支持面は、略四角形である、
    トップリング。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のトップリングであって、
    前記リテーナ部材は、複数の板状の部材を有し、四角形の前記基板支持面の各辺に対応して少なくとも１つのリテーナ部材が配置される、
    トップリング。
  6. 請求項１、４、および請求項１を引用する請求項５のいずれか一項に記載のトップリングであって、
    前記リテーナ案内装置は複数であり、前記リテーナ案内装置は、略四角形の前記基板支持面の各辺に対向する位置にあるリテーナ部材を案内および支持するように、前記各辺に対応して少なくとも１つ設けられる、
    トップリング。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のトップリングであって、
    前記基板支持面に垂直な方向に前記リテーナ部材を変位させるためのリテーナ駆動装置を有する、
    トップリング。
  8. 請求項７に記載のトップリングであって、
    前記リテーナ駆動装置は、内部に気体を受け入れ可能なシリンダと、
    前記シリンダ内に配置されるダイアフラムと、
    前記ダイアフラムの動きに応じて変位可能なピストンと、を有し、
    前記リテーナ部材は、前記ピストンにより移動可能に構成されている、
    トップリング。
  9. 請求項７または８に記載のトップリングであって、
    前記リテーナ駆動装置は複数であり、前記リテーナ駆動装置は、略四角形の前記基板支持面の各辺に対向する位置にあるリテーナ部材を駆動するように、前記各辺に対応するリテーナ部材に応じて少なくとも１つ設けられる、
    トップリング。
  10. 請求項９に記載のトップリングであって、
    前記複数のリテーナ駆動装置は、同一の寸法である、
    トップリング。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のトップリングであって、
    前記基板支持面は、弾性部材を有し、
    前記弾性部材は、圧力室の少なくとも一部を画定する、
    トップリング。
  12. 請求項１１に記載のトップリングであって、
    前記弾性部材は、複数の圧力室を画定する、
    トップリング。
  13. 請求項１１または１２に記載のトップリングであって、
    前記圧力室に気体を供給するための通路を有する、
    トップリング。
  14. 基板処理装置であって、
    請求項１から１３のいずれか一項に記載のトップリングと、
    研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、
    基板処理装置。
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