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KR102712571B1 - 기판 보유 지지 장치 및 기판 연마 장치 - Google Patents

기판 보유 지지 장치 및 기판 연마 장치 Download PDF

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Publication number
KR102712571B1
KR102712571B1 KR1020190093665A KR20190093665A KR102712571B1 KR 102712571 B1 KR102712571 B1 KR 102712571B1 KR 1020190093665 A KR1020190093665 A KR 1020190093665A KR 20190093665 A KR20190093665 A KR 20190093665A KR 102712571 B1 KR102712571 B1 KR 102712571B1
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KR
South Korea
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area
polishing
pressure
wafer
Prior art date
Application number
KR1020190093665A
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English (en)
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KR20200016175A (ko
Inventor
오사무 나베야
사토루 야마키
마코토 후쿠시마
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority claimed from JP2019032512A external-priority patent/JP7504563B2/ja
Priority claimed from JP2019110491A external-priority patent/JP7319097B2/ja
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Priority to KR1020240130691A priority Critical patent/KR20240149374A/ko
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Abstract

본 발명의 과제는 더 고정밀도로 기판이 흡착되었음을 판정할 수 있는 기판 보유 지지 장치 및 그와 같은 기판 보유 지지 장치를 구비하는 기판 연마 장치를 제공하는 것, 또한 더 고정밀도로 기판이 흡착되었음을 판정할 수 있는 기판 흡착 판정 방법, 및 그와 같은 기판 흡착 판정 방법을 이용한 기판 연마 방법을 제공하는 것이다.
기판을 흡착 가능한 면을 갖는 탄성막을 설치 가능한 톱 링 본체이며, 상기 탄성막이 설치되면, 상기 탄성막과 상기 톱 링 본체 사이에 복수의 에어리어가 형성되는, 톱 링 본체와, 상기 복수의 에어리어 중 제1 에어리어에 연통하는 제1 라인과, 상기 복수의 에어리어 중 상기 제1 에어리어와는 다른 제2 에어리어에 연통하는 제2 라인과, 상기 제1 라인을 통해 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하는 것이 가능하고, 상기 제2 라인을 통해 상기 제2 에어리어를 부압으로 하는 것이 가능한 압력 조정 수단과, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있는지 여부의 판정을 행하는 판정부를 구비하고, 상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터의 배기는 행해지지 않는, 기판 보유 지지 장치가 제공된다.

Description

기판 보유 지지 장치 및 기판 연마 장치 {SUBSTRATE HOLDING APPARATUS AND SUBSTRATE POLISHING APPARATUS}
본 출원은 2018년 8월 6일자로 출원된 일본 특허 출원 제2018-147661호, 2019년 2월 26자로 출원된 일본 특허 출원 제2019-032512호 및 2019년 6월 13일자로 출원된 일본 특허 출원 제2019-110491호의 우선권의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 여기에 참조로 원용된다.
본 발명은, 기판 보유 지지 장치, 기판 흡착 판정 방법, 기판 연마 장치, 기판 연마 방법, 연마되는 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법, 및 웨이퍼를 연마 패드에 압박하기 위한 탄성막, 기판 릴리스 방법 및 정량 기체 공급 장치에 관한 것이다.
기판 연마 장치(예를 들어, 일본 특허 제3705670호(특허문헌 1))에서는, 기판 반송 장치로부터 톱 링(기판 보유 지지 장치)으로 기판을 전달하고, 톱 링이 기판을 보유 지지한 상태에서 기판의 연마가 행해진다. 톱 링은, 톱 링 본체(베이스 플레이트)의 하방에 멤브레인이 마련되고, 멤브레인의 하면이 기판을 흡착하는 구조로 되어 있다.
더 우수한 기판 보유 지지 장치, 기판 흡착 판정 방법, 기판 연마 장치, 기판 연마 방법, 연마되는 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법, 및 웨이퍼를 연마 패드에 압박하기 위한 탄성막, 기판 릴리스 방법 및 정량 기체 공급 장치를 제공한다.
기판을 흡착 가능한 면을 갖는 탄성막을 설치 가능한 톱 링 본체이며, 상기 탄성막이 설치되면, 상기 탄성막과 상기 톱 링 본체 사이에 복수의 에어리어가 형성되는, 톱 링 본체와, 상기 복수의 에어리어 중 제1 에어리어에 연통하는 제1 라인과, 상기 복수의 에어리어 중 상기 제1 에어리어와는 다른 제2 에어리어에 연통하는 제2 라인과, 상기 제1 라인을 통해 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하는 것이 가능하고, 상기 제2 라인을 통해 상기 제2 에어리어를 부압으로 하는 것이 가능한 압력 조정 수단과, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있는지 여부의 판정을 행하는 판정부를 구비하고, 상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터의 배기는 행해지지 않는, 기판 보유 지지 장치가 제공된다.
탄성막에 의해 형성된 중심측 압력실과 외측 압력실을 갖는 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이며, 상기 탄성막의 중앙부를 상기 웨이퍼의 상면의 중앙부에 접촉시키고, 그 후, 상기 탄성막의 외주부를 상기 웨이퍼의 상면의 외주부에 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 상기 탄성막으로 상기 웨이퍼의 하면을 연마면에 압박하여, 상기 웨이퍼의 하면을 연마하는 방법이 제공된다.
톱 링 본체와, 상기 톱 링 본체와 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측의 면이며 기판을 흡착 유지하는 것이 가능한 제2 면을 갖는 탄성막과, 상기 톱 링 본체와 상기 탄성막의 제1 면 사이의 공간에 연통하는 제1 라인에 마련된 제1 밸브를 통해 상기 공간을 가압 및 감압하는 것이 가능한 압력 조정 장치와, 상기 제1 라인에 마련된 제2 밸브를 통해 상기 공간에 일정량의 기체를 공급하는 것이 가능한 정량 기체 공급 장치를 구비하는 기판 연마 장치가 제공된다.
도 1은 기판 연마 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 상면도이다.
도 2는 기판 연마 장치(300)의 개략 사시도이다.
도 3은 기판 연마 장치(300)의 개략 단면도이다.
도 4a는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 4b는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 4c는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 5는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 6은 톱 링(1) 및 압력 제어 장치(7)의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다.
도 8a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다.
도 8b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다.
도 9는 제1 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다.
도 11a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다.
도 11b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다.
도 12는 제2 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 13은 도 10의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다.
도 15a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다.
도 15b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다.
도 16은 제3 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 17은 제4 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다.
도 18은 대기 시, 즉 기판 흡착 판정 전의 압력 제어 장치(7)를 도시하는 도면이다.
도 19a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다.
도 19b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다.
도 20은 연마 시의 모습을 도시하는 도면이다.
도 21은 제4 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 22는 도 17의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 23a는 적산 유량계를 사용한 압력 판정을 설명하는 도면이다.
도 23b는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다.
도 23c는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다.
도 24는 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 25는 연마 헤드를 도시하는 단면도이다.
도 26은 도 24에 도시하는 연마 헤드로 웨이퍼를 반송하는 반송 장치의 상면도이다.
도 27은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 때의 연마 헤드를 도시하는 모식도이다.
도 28은 연마 헤드의 탄성막이 웨이퍼의 상면에 존재하고 있는 액체를 외측으로 밀어내는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 29는 연마 헤드의 탄성막이 웨이퍼의 상면에 존재하고 있는 액체를 외측으로 더 밀어내는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 30은 압력 레귤레이터 대신에, 에어 실린더와 추의 조합을 사용하여 탄성막의 중앙부를 팽창시키는 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 31은 탄성막의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 32는 탄성막의 또 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 33은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 다른 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 34는 도 33에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 35는 도 33에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 36은 도 33에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 37은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 38은 도 37에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 39는 도 37에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 40은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 41은 도 40에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 42는 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하는 도면이다.
도 43은 도 42에 도시하는 실시 형태를 더 설명하는 도면이다.
도 44는 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 45는 도 44에 도시하는 탄성막이 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고 있는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 46은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 47은 도 46에 도시하는 탄성막이 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고 있는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 48은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막의 또 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 49는 도 48에 도시하는 탄성막의 저면도이다.
도 50은 도 48에 도시하는 탄성막이 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고 있는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 51은 연마 헤드를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 52는 연마 헤드가 세정되어 있는 모습을 설명하는 도면이다.
도 53은 웨이퍼의 상면과 연마 헤드의 탄성막 사이에 존재하는 액체에 기인하는
도 54는 기판 연마 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 상면도이다.
도 55는 기판 연마 장치(300)의 개략 사시도이다.
도 56은 톱 링(1) 주변부의 개략 단면도이다.
도 57a는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 57b는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 57c는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 58은 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 59a는 톱 링(1)으로부터 반송 기구(600b)로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 59b는 톱 링(1)으로부터 반송 기구(600b)로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 59c는 톱 링(1)으로부터 반송 기구(600b)로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 60은 톱 링(1)으로부터 반송 기구(600b)로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 61은 제7 실시 형태에 관한 정량 기체 공급 장치(16)를 포함하는 기판 연마 장치(300)의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 62는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 63은 기판 연마 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 64는 기판 릴리스 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 65는 제8 실시 형태에 관한 정량 기체 공급 장치(16)를 포함하는 기판 연마 장치(300)의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 66은 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 67은 기판 연마 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 68은 기판 릴리스 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다.
(제1 내지 제4 실시 형태)
특허문헌 1에는 멤브레인에 기판이 흡착되었는지 여부를 판정하는 기판 흡착 판정 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 멤브레인에 상향의 볼록부가 마련된다. 그리고, 기판이 흡착되지 않을 때는, 톱 링 본체의 하면과 멤브레인의 볼록부 사이의 간극이 있고, 기판이 흡착되면, 기판이 멤브레인을 상방으로 압박함으로써 멤브레인의 볼록부가 톱 링 본체의 하면에 접촉하여 간극이 없어지는 것을 이용하고 있다.
그러나, 멤브레인의 표면이나 기판 자체가 젖어 있는 경우가 있다. 이와 같이, 멤브레인이나 기판이 젖어 있는 경우, 기판이 흡착되어도 기판이 멤브레인을 압박하는 힘이 분산되어, 멤브레인의 볼록부가 톱 링 본체의 하면에 충분히 접촉하지 않는 경우가 있다. 그렇게 되면, 기판이 흡착되어 있음에도, 흡착되어 있지 않다는 오판정이 발생할 우려가 있다.
그래서, 멤브레인의 볼록부와 톱 링 사이의 간극을 미리 좁게 해 두는 것도 고려된다. 그러나, 그와 같이 하면, 멤브레인이 기판을 흡착한 상태에서 연마를 행할 때, 기판에 있어서의 볼록부 대응하는 부분만 연마 레이트가 높아져, 균일한 연마가 곤란해진다는 문제가 있다.
제1 내지 제4 실시 형태는 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 제1 내지 제4 실시 형태의 과제는, 더 고정밀도로 기판이 흡착되었음을 판정할 수 있는 기판 보유 지지 장치 및 그와 같은 기판 보유 지지 장치를 구비하는 기판 연마 장치를 제공하는 것, 또한 더 고정밀도로 기판이 흡착되었음을 판정할 수 있는 기판 흡착 판정 방법, 및 그와 같은 기판 흡착 판정 방법을 이용한 기판 연마 방법을 제공하는 것이다.
제1 내지 제4 실시 형태에 의하면, 이하의 양태가 제공된다.
본 형태에 의하면, 기판을 흡착 가능한 면을 갖는 탄성막을 설치 가능한 톱 링 본체이며, 상기 탄성막이 설치되면, 상기 탄성막과 상기 톱 링 본체 사이에 복수의 에어리어가 형성되는, 톱 링 본체와, 상기 복수의 에어리어 중 제1 에어리어에 연통하는 제1 라인과, 상기 복수의 에어리어 중 상기 제1 에어리어와는 다른 제2 에어리어에 연통하는 제2 라인과, 상기 제1 라인을 통해 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하는 것이 가능하고, 상기 제2 라인을 통해 상기 제2 에어리어를 부압으로 하는 것이 가능한 압력 조정 수단과, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있는지 여부의 판정을 행하는 판정부를 구비하고, 상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터의 배기는 행해지지 않는, 기판 보유 지지 장치가 제공된다.
상기 판정부는, 상기 탄성막에 기판이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 상기 기판이 흡착되어 있는 경우, 상기 제1 에어리어로 보내지는 유체의 체적이 작다는 것, 혹은 상기 제1 에어리어의 압력이 높다는 것을 이용하여, 판정을 행해도 된다.
상기 압력 조정 수단은, 상기 제1 라인을 통해 상기 제1 에어리어로 유체를 보내는 가압 기구를 갖고, 상기 판정부는, 상기 제1 에어리어로 유체를 보낼 때 이동하는 상기 가압 기구의 일부분을, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적에 대응하는 측정값으로서 검지하는 위치 센서를 가져도 된다.
상기 판정부는, 상기 제1 에어리어의 압력을 측정하는 압력계를 가져도 된다.
상기 압력 조정 수단은, 상기 제1 라인을 통해 상기 제1 에어리어로 유체를 보내는 가압 기구를 갖고, 상기 판정부는, 상기 제1 에어리어로 유체를 보낼 때 이동하는 상기 가압 기구의 일부분을, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적에 대응하는 측정값으로서 검지하는 위치 센서와, 상기 제1 에어리어의 압력을 측정하는 압력계를 가져도 된다.
상기 판정부는, 상기 위치 센서에 의한 검지 결과에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있지 않음을 판정하고, 상기 압력계에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있음을 판정해도 된다.
상기 가압 기구는, 실린더와, 상기 실린더의 피스톤에 연결된 추 본체를 갖고, 중력에 의해 상기 추 본체가 하방으로 이동함으로써 상기 제1 에어리어로 유체를 보내도 된다.
상기 피스톤은, 상기 실린더의 내면과 접하여 상하 이동 가능하고, 상기 실린더의 내부는, 상기 피스톤에 의해, 하부 공간과 상부 공간으로 분할되고, 상기 실린더에는, 상기 하부 공간에 마련되어, 상기 제1 라인과 접속되는 제1 개구와, 상기 하부 공간에 마련된 제2 개구와, 상기 상부 공간에 마련되어, 상기 추 본체와 상기 피스톤을 연결하는 피스톤 로드가 관통하는 제3 개구와, 상기 상부 공간에 마련된 제4 개구가 마련되어도 된다.
상기 판정이 행해질 때, 상기 제2 개구는 폐지되고, 상기 제4 개구는 개방되고, 상기 판정이 행해진 후, 상기 제2 개구는 개방되어, 상기 제4 개구로부터 상기 상부 공간을 흡인함으로써, 상기 추를 상승시켜도 된다.
상기 제1 라인은, 상기 실린더의 상기 제1 개구, 및 상기 탄성막에 흡착된 상기 기판을 연마할 때 상기 제1 에어리어를 가압하는 연마 압력 제어부에 접속되고, 상기 제1 라인을 통해, 상기 제1 에어리어를 상기 가압 기구의 상기 제1 개구와 연통시키느냐, 상기 연마 압력 제어부를 연통시키느냐를 전환하는 전환 수단이 마련되어도 된다.
별도의 양태에 의하면, 상기한 기판 보유 지지 장치와, 상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판을 연마하도록 구성된 연마 테이블을 구비하는 기판 연마 장치가 제공된다.
별도의 양태에 의하면, 기판 보유 지지 장치에 있어서의 톱 링 본체와 탄성막 사이에 형성된 제2 에어리어를 부압으로 하면서, 상기 톱 링 본체와 상기 탄성막 사이에 형성된, 상기 제2 에어리어와는 다른 제1 에어리어로 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하고, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되었는지 여부의 판정을 행하고, 상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터 배기는 행해지지 않는, 기판 보유 지지 장치에 있어서의 기판 흡착 판정 방법이 제공된다.
별도의 양태에 의하면, 반송 기구에 보유 지지된 기판을 기판 보유 지지 장치에 흡착시키는 공정과, 상기한 기판 흡착 판정 방법에 의해, 상기 기판 보유 지지 장치의 탄성막에 상기 기판이 흡착되었는지 여부의 판정을 행하는 공정과, 상기 기판이 흡착되었다고 판정된 경우에, 상기 기판을 연마하는 공정을 구비하는 기판 연마 방법이 제공된다.
이하, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 기판 연마 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 상면도이다. 본 기판 처리 장치는 직경 300㎜ 혹은 450㎜의 반도체 웨이퍼, 플랫 패널, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)나 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)에 있어서의 자성막의 제조 공정 등에 있어서, 다양한 기판을 처리하는 것이다.
기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(100)과, 다수의 기판을 스톡하는 기판 카세트가 적재되는 로드 포트(200)와, 하나 또는 복수(도 1에 도시하는 양태에서는 넷)의 기판 연마 장치(300)와, 하나 또는 복수(도 1에 도시하는 양태에서는 둘)의 기판 세정 장치(400)와, 기판 건조 장치(500)와, 반송 기구(600a 내지 600d)와, 제어부(700)를 구비하고 있다.
로드 포트(200)는 하우징(100)에 인접하여 배치되어 있다. 로드 포트(200)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드, FOUP는 내부에 기판 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
기판을 연마하는 기판 연마 장치(300), 연마 후의 기판을 세정하는 기판 세정 장치(400), 세정 후의 기판을 건조시키는 기판 건조 장치(500)는 하우징(100) 내에 수용되어 있다. 기판 연마 장치(300)는, 기판 처리 장치의 긴 변 방향을 따라 배열되고, 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)도 기판 처리 장치의 긴 변 방향을 따라 배열되어 있다.
로드 포트(200), 로드 포트(200)측에 위치하는 기판 연마 장치(300) 및 기판 건조 장치(500)에 둘러싸인 영역에는 반송 기구(600a)가 배치되어 있다. 또한, 기판 연마 장치(300) 및 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)와 평행으로, 반송 기구(600b)가 배치되어 있다.
반송 기구(600a)는 연마 전의 기판을 로드 포트(200)로부터 수취하여 반송 기구(600b)로 전달하거나, 건조 후의 기판을 기판 건조 장치(500)로부터 수취하거나 한다.
반송 기구(600b)는, 예를 들어 리니어 트랜스포터이고, 반송 기구(600a)로부터 수취한 연마 전의 기판을 기판 연마 장치(300)로 전달한다. 후술하는 바와 같이, 기판 연마 장치(300)에 있어서의 톱 링(도시하지 않음)은 진공 흡착에 의해 반송 기구(600b)로부터 기판을 수취한다. 또한, 기판 연마 장치(300)는 연마 후의 기판을 반송 기구(600b)에 릴리스하고, 그 기판은 기판 세정 장치(400)로 전달된다.
또한, 두 기판 세정 장치(400) 사이에, 이들 기판 세정 장치(400) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(600c)가 배치되어 있다. 또한, 기판 세정 장치(400)와 기판 건조 장치(500) 사이에, 이들 기판 세정 장치(400)와 기판 건조 장치(500) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(600d)가 배치되어 있다.
제어부(700)는 기판 처리 장치의 각 기기의 움직임을 제어하는 것이고, 하우징(100)의 내부에 배치되어도 되고, 하우징(100)의 외부에 배치되어도 되고, 기판 연마 장치(300), 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)의 각각에 마련되어도 된다.
도 2 및 도 3은 각각 기판 연마 장치(300)의 개략 사시도 및 개략 단면도이다. 기판 연마 장치(300)는, 톱 링(1)과, 하부에 톱 링(1)이 연결된 톱 링 샤프트(2)와, 연마 패드(3a)를 갖는 연마 테이블(3)과, 연마액을 연마 테이블(3) 상에 공급하는 노즐(4)과, 톱 링 헤드(5)와, 지지축(6)을 갖는다.
톱 링(1)은 기판 W를 보유 지지하는 것이고, 도 3에 도시한 바와 같이, 톱 링 본체(11)(캐리어 혹은 베이스 플레이트라고도 함), 원환형 리테이너 링(12), 톱 링 본체(11)의 하방이고 또한 리테이너 링(12)의 내측에 설치 가능한 가요성의 멤브레인(13)(탄성막), 톱 링 본체(11)와 리테이너 링(12) 사이에 마련된 에어백(14), 압력 제어 장치(7) 등으로 구성된다.
리테이너 링(12)은 톱 링 본체(11)의 외주부에 마련된다. 보유 지지된 기판 W의 주연은 리테이너 링(12)에 둘러싸이게 되고, 연마 중에 기판 W가 톱 링(1)으로부터 튀어나오지 않도록 되어 있다. 또한, 리테이너 링(12)은 하나의 부재여도 되고, 내측 링 및 그 외측에 마련된 외측 링으로 이루어지는 2중 링 구성이어도 된다. 후자의 경우, 외측 링을 톱 링 본체(11)에 고정하고, 내측 링과 톱 링 본체(11) 사이에 에어백(14)을 마련해도 된다.
멤브레인(13)은 톱 링 본체(11)와 대향하여 마련된다. 그리고, 멤브레인(13)의 상면은 톱 링 본체(11)와의 사이에 복수의 동심원형의 에어리어를 형성한다. 하나 또는 복수의 에어리어를 부압으로 함으로써, 멤브레인(13)의 하면이 기판 W의 상면을 보유 지지할 수 있다.
에어백(14)은 톱 링 본체(11)와 리테이너 링(12) 사이에 마련된다. 에어백(14)에 의해, 리테이너 링(12)은 톱 링 본체(11)에 대하여 연직 방향으로 상대 이동할 수 있다.
압력 제어 장치(7)는, 톱 링 본체(11)와 멤브레인(13) 사이에 유체를 공급하거나, 진공화하거나, 대기 개방하거나 하여, 톱 링 본체(11)와 멤브레인(13) 사이에 형성되는 각 에어리어의 압력을 개별로 조정한다. 또한, 압력 제어 장치(7)는 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되었는지 여부를 판정한다. 압력 제어 장치(7)의 구성에 대해서는, 나중에 상세히 설명한다.
도 2에 있어서, 톱 링 샤프트(2)의 하단은 톱 링(1)의 상면 중앙에 연결되어 있다. 도시하지 않은 승강 기구가 톱 링 샤프트(2)를 승강시킴으로써, 톱 링(1)에 보유 지지된 기판 W의 하면이 연마 패드(3a)에 접촉하거나 이격되거나 한다. 또한, 도시하지 않은 모터가 톱 링 샤프트(2)를 회전시킴으로써 톱 링(1)이 회전하고, 이에 의해 보유 지지된 기판 W도 회전한다.
연마 테이블(3)의 상면에는 연마 패드(3a)가 마련된다. 연마 테이블(3)의 하면은 회전축에 접속되어 있고, 연마 테이블(3)은 회전 가능하게 되어 있다. 연마액이 노즐(4)로부터 공급되고, 연마 패드(3a)에 기판 W의 하면이 접촉한 상태에서 기판 W 및 연마 테이블(3)이 회전함으로써, 기판 W가 연마된다.
도 3의 톱 링 헤드(5)는 일단에 톱 링 샤프트(2)가 연결되고, 타단에 지지축(6)이 연결된다. 도시하지 않은 모터가 지지축(6)을 회전시킴으로써 톱 링 헤드(5)가 요동하고, 톱 링(1)이 연마 패드(3a) 위와, 기판 전달 위치(도시하지 않음) 사이를 왕래한다.
계속해서, 도 1의 반송 기구(600b)로부터 도 2 및 도 3의 톱 링(1)으로 기판을 전달할 때의 동작을 설명한다.
도 4a 내지 도 4c 및 도 5는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다. 도 4a 내지 도 4c는 반송 기구(600b) 및 톱 링(1)을 측방으로부터 본 도면이고, 도 5는 이들을 상방으로부터 본 도면이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 반송 기구(600b)의 핸드(601) 상에 기판 W가 적재되어 있다. 또한, 기판 W의 전달에는, 리테이너 링 스테이션(800)이 사용된다. 리테이너 링 스테이션(800)은 톱 링(1)의 리테이너 링(12)을 밀어올리는 밀어올림 핀(801)을 갖는다. 또한, 리테이너 링 스테이션(800)은 릴리스 노즐을 가져도 되지만, 도시하지 않았다.
도 5에 도시한 바와 같이, 핸드(601)는 기판 W의 하면의 외주측의 일부를 지지한다. 그리고, 밀어올림 핀(801)과 핸드(601)가 서로 접촉하지 않도록 배치되어 있다.
도 4a에 도시한 상태에서, 톱 링(1)이 하강함과 함께, 반송 기구(600b)가 상승한다. 톱 링(1)의 하강에 의해, 밀어올림 핀(801)이 리테이너 링(12)을 밀어올려, 기판 W가 멤브레인(13)에 접근한다. 또한 반송 기구(600b)가 상승하면, 기판 W의 상면이 멤브레인(13)의 하면에 접촉한다(도 4b).
이 상태에서, 멤브레인(13)과 톱 링 본체(11) 사이에 형성된 에어리어를 부압으로 함으로써, 톱 링(1)의 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착된다. 단, 경우에 따라서는 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착되지 않거나, 일단 흡착한 후에 낙하되어 버리거나 할 수도 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 하여 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있는지 여부의 판정(기판 흡착 판정)을 행한다.
그 후, 반송 기구(600b)는 하강한다(도 4c).
계속해서, 톱 링(1)에 대하여 설명한다.
도 6은 톱 링(1) 및 압력 제어 장치(7)의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다. 멤브레인(13)에는 톱 링 본체(11)를 향해 상방으로 연장되는 주위벽(13a 내지 13e)이 형성되어 있다. 이들 주위벽(13a 내지 13e)에 의해, 멤브레인(13)의 상면과 톱 링 본체(11)의 하면 사이에, 주위벽(13a 내지 13e)에 의해 구획된 동심원형의 에어리어(131 내지 135)가 형성된다. 또한, 멤브레인(13)의 하면에는 구멍이 형성되어 있지 않은 것이 바람직하다.
톱 링 본체(11)를 관통하여 일단이 에어리어(131 내지 135)에 각각 연통하는 유로(141 내지 145)가 형성되어 있다. 또한, 리테이너 링(12)의 바로 위에는 탄성막으로 이루어지는 에어백(14)이 마련되어 있고, 일단이 에어백(14)에 연통하는 유로(146)가 마찬가지로 형성되어 있다. 유로(141 내지 146)의 타단은 압력 제어 장치(7)에 접속되어 있다. 유로(141 내지 146) 상에 압력 센서나 유량 센서를 마련해도 된다.
압력 제어 장치(7)는, 각 유로(141 내지 146)에 각각 마련된 밸브 V1 내지 V6 및 압력 레귤레이터 R1 내지 R6과, 제어부(71)와, 압력 조정 수단(72)과, 기판 흡착 판정을 행하는 판정부(73)를 갖는다.
제어부(71)는 밸브 V1 내지 V6, 압력 레귤레이터 R1 내지 R6 및 압력 조정 수단(72)을 제어한다.
압력 조정 수단(72)은 유로(141 내지 146)의 일단에 접속되어, 제어부(71)의 제어에 따라 에어리어(131 내지 135) 및 에어백(14)의 압력 조정을 개별로 행한다. 구체적으로는, 압력 조정 수단(72)은 각 유로(141 내지 146)를 통해 에어 등의 유체를 공급하여 에어리어(131 내지 135) 및 에어백(14)을 가압하거나, 진공화하여 에어리어(131 내지 135) 및 에어백(14)을 감압하거나, 에어리어(131 내지 135) 및 에어백(14)을 대기 개방하거나 한다.
도 6에 있어서는, 예를 들어 에어리어(135)를 가압하기 위해서는, 제어부(71)는, 밸브 V5를 개방하여 에어리어(135)에 에어가 공급되도록 압력 조정 수단(72)을 제어한다. 이것을 단순히, (제어부(71)가)에어리어(135)를 가압한다는 등의 표현으로 한다.
본 실시 형태에서는, 에어리어(131)를 이용하여 기판 흡착 판정을 행한다. 그 때문에, 압력 조정 수단(72)은 에어리어(131)에 유체(기체 혹은 액체)를 보냄으로써 에어리어(131)를 가압 가능한 가압 기구(150)를 갖는다.
이하, 압력 판정에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다. 또한, 이하의 도면에서는, 전체를 간략화하여 그리기로 한다. 본 실시 형태에 있어서의 가압 기구(150)는 실린더 구동 방식에 의해 가압을 행하는 것이고, 가압측 실린더(21)와, 가압용 피스톤(22)과, 구동측 실린더(23)와, 구동 압력 생성부(24)와, 구동용 피스톤(25)과, 연결 부재(26)와, 플레이트(27)를 갖는다. 그리고, 판정부(73)는 위치 센서(28)를 갖는다.
가압측 실린더(21)는 선단(21a)이 개구되고 수평 방향으로 연장되는 원통형이고, 폐색면(21b)(저면)에 형성된 개구(21c)에 유로(141)가 접속된다. 가압용 피스톤(22)은 원반형이고, 가압측 실린더(21)의 내면에 슬라이드 가능하게 접하고 있다. 가압용 피스톤(22)에는 유체 시일(도시하지 않음)이 마련되어, 가압측 실린더(21) 내와 그 외부에서 유체가 이동하지 않도록 되어 있다.
구동측 실린더(23)는 가압측 실린더(21)와는 이격하여 대향 배치된다. 구동측 실린더(23)도 선단(23a)이 개구되고 수평 방향으로 연장되는 원통형이고, 폐색면(23b)(저면)에 형성된 개구(23c)에 구동 압력 생성부(24)가 접속된다. 구동용 피스톤(25)은 원반형이고, 구동측 실린더(23)의 내면에 슬라이드 가능하게 접하고 있다. 구동용 피스톤(25)에는 유체 시일(도시하지 않음)이 마련되어, 구동측 실린더(23) 내와 그 외부에서 유체가 이동하지 않도록 되어 있다.
가압용 피스톤(22)의 중앙부와 구동용 피스톤(25)의 중앙부가 막대형 연결 부재(26)에 의해 연결되어 있고, 가압용 피스톤(22) 및 구동용 피스톤(25)은 일체화되어 있다.
플레이트(27)는 연결 부재(26)에 끼워져 고정된 원환형 부재이다. 플레이트(27)의 직경은 가압측 실린더(21) 및 구동측 실린더(23)의 내경보다 크다.
이상의 구조에 의해, 플레이트(27)가 구동측 실린더(23)의 선단(23a)과 가압측 실린더(21)의 선단(21a) 사이에 있는 범위에 있어서, 일체화된 가압용 피스톤(22) 및 구동용 피스톤(25)이 이동 가능하다. 또한, 기판 흡착 판정을 행하기 전의 대기 상태에서는, 플레이트(27)는 구동측 실린더(23)의 선단(23a) 근방(예를 들어, 플레이트(27)의 일면이 구동측 실린더(23)의 선단(23a)에 접하는 위치)에 있고, 이 위치를 원점으로 한다.
위치 센서(28)는 원점 검출 센서(28a)와, 기판 있음 검출 센서(28b)와, 기판 없음 검출 센서(28c)를 포함한다. 원점 검출 센서(28a)는 구동측 실린더(23)의 선단(23a) 근방에 배치된다. 기판 있음 검출 센서(28b)는 구동측 실린더(23)의 선단(23a)과 가압측 실린더(21)의 선단(21a)의 중앙 근방에 배치된다. 기판 없음 검출 센서(28c)는 가압측 실린더(21)의 선단(21a) 근방에 배치된다. 이와 같이, 에어리어(131)에 가까운 측으로부터, 기판 없음 검출 센서(28c), 기판 있음 검출 센서(28b) 및 원점 검출 센서(28a)의 순으로 배열되어 있다. 또한, 위치 센서(28)는 플레이트(27)의 위치를 검출할 수 있으면 되므로, 플레이트(27)의 위치를 직접 검지할 수 있는 임의의 센서로 치환해도 된다.
각 위치 센서(28)는 플레이트(27)를 검출한다. 보다 구체적으로는, 원점 검출 센서(28a)는 원점의 위치에 플레이트(27)가 있음을 검출한다. 기판 있음 검출 센서(28b)는, 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있을 때의 소정 위치(상세는 후술)에 플레이트(27)가 있음을 검출한다. 기판 없음 검출 센서(28c)는, 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있지 않을 때의 소정 위치, 바꾸어 말하면, 가압측 실린더(21)의 선단(21a) 근방에 설정된 소정 위치에 플레이트(27)가 있음을 검출한다.
기판 W를 흡착할 때(도 4b), 제어부(71)는 에어리어(131) 이외의 임의의 하나 이상의 에어리어(본 실시 형태에서는, 에어리어(132 내지 135)로 함)를 부압으로 한다. 이에 의해, 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착되지만(도 8a 참조), 경우에 따라서는 실패할 수도 있다(도 8b 참조). 그래서, 이어서 설명하는 바와 같이 하여, 기판 흡착에 성공했는지 여부를 판정한다.
구동 압력 생성부(24)는 압력 P1을 구동용 피스톤(25)에 인가한다. 이에 의해, 구동용 피스톤(25), 가압용 피스톤(22) 및 플레이트(27)가 압입되어 에어리어(131)에 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 가압측 실린더(21) 내의 공기가 에어리어(131)로 보내짐으로써 에어리어(131)가 가압된다. 또한, 이때 에어리어(131)로부터 배기가 행해지지 않도록 한다.
도 8a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있는 경우, 에어리어(131)가 가압되었다고 해도, 에어리어(132 내지 135)가 부압으로 되어 있기 때문에, 기판 W는 멤브레인(13)으로부터 탈락하지 않는다(바꾸어 말하면, 압력 P1은 흡착되어 있는 기판 W가 탈락하지 않을 정도의 크기로 설정된다). 따라서, 에어리어(131)를 가압해도 멤브레인(13)은 팽창되지 않아, 에어리어(131)의 체적 증가는 작다.
그 때문에, 가압용 피스톤(22)이 에어리어(131)측으로 이동함에 따라 에어리어(131)의 압력(정확하게는, 에어리어(131), 유로(141), 가압측 실린더(21) 및 가압용 피스톤(22)으로 구성되는 공간의 압력, 이하 동일함)이 높아진다. 그리고, 에어리어(131)의 압력이 P1에 도달하면, 에어리어(131)의 압력과 구동 압력 생성부(24)로부터 압력이 균형 잡히고, 가압용 피스톤(22)(즉 플레이트(27))의 이동은 정지한다.
이때, 가압용 피스톤(22)이 가압측 실린더(21)의 폐색면(21b)에 도달하지 않고, 또한 플레이트(27)가 가압측 실린더(21)의 선단(21a)에 도달하지 않고, 플레이트(27)는 구동용 피스톤(25)의 선단(25a)과 가압측 실린더(21)의 선단(21a) 사이의 위치에서 정지한다. 이 위치에 플레이트(27)가 있는 것을 기판 있음 검출 센서(28b)가 검출함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있다고 판정한다.
또한, 기판 W가 흡착되어 있는 경우에 플레이트(27)가 어느 위치까지 이동할지를 미리 파악해 두고, 그 위치에 있는 플레이트(27)를 검출할 수 있도록, 기판 있음 검출 센서(28b)를 배치해 두면 된다.
도 8b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우, 에어리어(131)가 가압되면, 멤브레인(13)이 팽창되어, 에어리어(131)의 체적이 증가한다. 이때, 멤브레인(13)의 반발력으로 압력 P2가 발생한다. 그러나, 압력 P2는 구동 압력 생성부(24)로부터의 압력 P1보다 작다. 그 때문에, 가압용 피스톤(22)이 가압측 실린더(21)의 폐색면(21b)에 도달할 때까지(혹은, 플레이트(27)가 가압측 실린더(21)의 선단(21a)에는 도달할 때까지), 플레이트(27)가 이동한다. 이 위치에 플레이트(27)가 있음을 기판 없음 검출 센서(28c)가 검출함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정한다.
이와 같이, 기판 W가 흡착되어 있는 경우(도 8a)에는, 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 상대적으로 작아지고, 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우(도 8b)에는, 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 상대적으로 커진다. 이 체적에 대응하는 값으로서 플레이트(27)의 위치를 검출함으로써, 기판 흡착의 유무를 판정할 수 있다.
또한, 플레이트(27)는 원점으로부터 기판 있음 검출 센서(28b)의 위치를 거쳐서, 기판 없음 검출 센서(28c)의 위치로 이동한다. 그 때문에, 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우라도, 일시적으로 기판 있음 검출 센서(28b)가 플레이트(27)를 검출한다. 즉, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 관계없이, 적어도 일시적으로 기판 있음 검출 센서(28b)가 플레이트(27)를 검출한다. 따라서, 기판 있음 검출 센서(28b)가, 일시적이 아니라 소정 시간, 플레이트(27)를 검출한 경우에, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되었다고 판정하는 것이 바람직하다.
혹은, 판정부(73)는, 구동 압력 생성부(24)가 압력 P1을 인가하여 소정 시간(기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우에, 플레이트(27)가 원점으로부터 기판 없음 검출 센서(28c)의 위치까지 이동하는 데 필요하다고 예상되는 시간) 이상 지난 후에, 기판 있음 검출 센서(28b) 및 기판 없음 검출 센서(28c)에 의한 플레이트(27)의 검출 결과에 기초하여 판정해도 된다.
도 9는 제1 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 또한, 처음에는 플레이트(27)가 원점에 있고, 이것이 원점 검출 센서(28a)에 의해 확인되어 있는 것으로 한다.
먼저, 구동 압력 생성부(24)가 압력 P1을 인가함으로써, 가압용 피스톤(22)이 에어리어(131)를 가압한다(스텝 S1).
그리고, 기판 있음 검출 센서(28b)가 소정 시간에 걸쳐서 플레이트(27)를 검출한 경우(스텝 S2의 예), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 성공했다고 판정한다(스텝 S3). 한편, 기판 있음 검출 센서(28b)가 일시적으로 플레이트(27)를 검출하고(스텝 S2의 아니오), 그 후에 기판 없음 검출 센서(28c)가 플레이트(27)를 검출한 경우(스텝 S4), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 실패했다고 판정한다(스텝 S5).
이와 같이, 제1 실시 형태에서는, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 의해 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 다른 것, 즉, 플레이트(27)의 이동량이 다른 것을 이용하여, 고정밀도로 기판 흡착의 유무를 판정할 수 있다.
또한, 위치 센서(28)로서, 원점 검출 센서(28a), 기판 있음 검출 센서(28b) 및 기판 없음 검출 센서(28c)를 사용하는 예를 나타냈지만, 리니어 게이지 센서를 사용하여 플레이트(27)의 위치를 상시 파악하도록 해도 된다. 또한, 위치 센서(28)가 검지하는 것은, 에어리어(131)를 가압할 때 이동하는 가압 기구(150)의 일부분이면 되고, 반드시 플레이트(27)가 아니어도 된다.
또한, 설명한 기판 흡착 판정은 기판 W의 임의의 타이밍에 행하는 것이 가능하지만, 특히 연마 전의 판정에 유효하다. 연마 전에는 톱 링 세정수 등이 기판 W에 존재한 상태로 흡착을 행하는 경우가 있어, 연마 후에 비해 기판 흡착에 실패할 가능성이 높기 때문이다.
(제2 실시 형태)
이어서 설명하는 제2 실시 형태는, 가압 기구(150)의 구성이 제1 실시 형태와는 다르다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서의 가압 기구(150)는 추 구동 방식에 의해 가압을 행하는 것이고, 실린더(31)와, 추(32)와, 스토퍼(33)를 갖는다. 그리고, 판정부(73)는 위치 센서(34)를 갖는다.
실린더(31)는 선단(31a)이 개구되어 연직 방향으로 연장되는 원통형이고, 폐색면(31b)(저면)에 형성된 개구(31c)에 유로(141)가 접속된다.
추(32)는, 추 본체(32a)와, 피스톤(32b)과, 상면 플레이트(32c)로 구성된다. 피스톤(32b)은 추 본체(32a)와 직접 연결되어 일체로 되어 있고, 실린더(31)의 피스톤으로서도 기능한다. 추 본체(32a)는 원기둥형이고, 그 직경은 실린더(31)의 내경보다 작다. 따라서, 추 본체(32a)는 실린더(31) 내를 상하 이동 가능하다. 피스톤(32b)은 추 본체(32a)보다 직경이 큰 원반형이고, 실린더(31)의 내면에 슬라이드 가능하게 접하고 있다. 피스톤(32b)에는 유체 시일(도시하지 않음)이 마련되어, 실린더(31) 내와 그 외부에서 유체가 이동하지 않도록 되어 있다. 상면 플레이트(32c)는 추 본체(32a) 및 실린더(31)의 내경보다 직경이 큰 원반형이다.
스토퍼(33)는 실린더(31)의 상방에 배치되어, 그 견부(33a)의 상면으로 추(32)의 상면 플레이트(32c)의 하면을 지지함으로써, 추(32)가 낙하하는 것을 방지한다. 스토퍼(33)를 해제하면(즉, 스토퍼(33)의 축(33b)을 중심으로 하여 견부(33a)를 경사지게 하면), 추(32)는 낙하한다. 또한, 스토퍼(33)의 해제는, 제어부(71)가 행해도 되고, 수동으로 행해도 된다.
추 본체(32a) 및 스토퍼(33)를 제1 실시 형태에 있어서의 구동 압력 생성부(24)의 대체, 피스톤(32b)을 제1 실시 형태에 있어서의 가압용 피스톤(22)의 대체라고 생각할 수도 있다.
위치 센서(34)는 원점 검출 센서(34a)와, 기판 있음 검출 센서(34b)와, 기판 없음 검출 센서(34c)를 포함한다. 원점 검출 센서(34a)는 스토퍼(33)의 견부(33a)보다 약간 위에 배치된다. 기판 있음 검출 센서(34b)는 스토퍼(33)와 실린더(31)의 선단(31a) 사이에 배치된다. 기판 없음 검출 센서(34c)는 실린더(31)의 선단(31a)보다 약간 위에 배치된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 에어리어(131)에 가까운 측으로부터, 기판 없음 검출 센서(34c), 기판 있음 검출 센서(34b) 및 원점 검출 센서(34a)의 순으로 배열되어 있다.
각 위치 센서(34)는 추(32)의 상면 플레이트(32c)를 검출한다. 보다 구체적으로는, 원점 검출 센서(34a)는 스토퍼(33)에 의해 추(32)가 지지되어 있는 위치(이 위치를 원점으로 함)에 상면 플레이트(32c)가 있음을 검출한다. 기판 있음 검출 센서(34b)는 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있을 때의 소정 위치(상세는 후술)에 상면 플레이트(32c)가 있음을 검출한다. 기판 없음 검출 센서(34c)는, 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있지 않을 때의 위치, 즉, 실린더(31)의 선단(31a) 근방에 설정된 소정 위치에 상면 플레이트(32c)가 있음을 검출한다.
본 실시 형태에서는, 다음과 같이 하여 기판 흡착에 성공했는지 여부를 판정한다.
판정을 위해, 스토퍼(33)가 해제된다. 이에 의해, 추(32)는 중력에 의해 낙하하고, 피스톤(32b)이 압입되어 에어리어(131)에 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 실린더(31) 내의 공기가 에어리어(131)로 보내짐으로써 에어리어(131)가 가압된다. 또한, 이때 에어리어(131)로부터 배기가 행해지지 않도록 한다.
도 11a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있는 경우, 에어리어(131)가 가압되었다고 해도, 에어리어(132 내지 135)가 부압으로 되어 있기 때문에, 기판 W는 멤브레인(13)으로부터 탈락하지 않는다(바꾸어 말하면, 추(32)의 무게는 흡착되어 있는 기판 W가 탈락하지 않을 정도로 설정된다). 따라서, 에어리어(131)를 가압해도 멤브레인(13)은 팽창되지 않아, 에어리어(131)의 체적 증가는 작다.
그 때문에, 피스톤(32b)이 에어리어(131)측(하방)으로 이동함에 따라 에어리어(131)의 압력(정확하게는, 에어리어(131), 유로(141), 실린더(31) 및 피스톤(32b)으로 구성되는 공간의 압력, 이하 동일함)이 높아진다. 그리고, 에어리어(131)의 압력과 추(32)에 의한 압력이 균형잡혀, 피스톤(32b)의 이동은 정지한다. 당연히, 상면 플레이트(32c)도 정지한다.
이때, 피스톤(32b)이 실린더(31)의 폐색면(31b)에 도달하지 않고, 또한 상면 플레이트(32c)가 실린더(31)의 선단(31a)에 도달하지 않고, 상면 플레이트(32c)는 원점과 실린더(31)의 선단(31a) 사이의 위치에서 정지한다. 이 위치에 상면 플레이트(32c)가 있는 것을 기판 있음 검출 센서(34b)가 검출함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있다고 판정한다.
또한, 기판 W가 흡착되어 있는 경우에 상면 플레이트(32c)가 어느 위치까지 이동할지를 미리 파악해 두고, 그 위치에 있는 상면 플레이트(32c)를 검출할 수 있도록, 기판 있음 검출 센서(34b)를 배치해 두면 된다.
도 11b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우, 에어리어(131)가 가압되면, 멤브레인(13)이 팽창되어, 에어리어(131)의 체적이 증가한다. 이때, 멤브레인(13)의 반발력으로 압력 P2가 발생한다. 그러나, 압력 P2는 추(32)에 의한 압력보다 작다. 그 때문에, 피스톤(32b)이 실린더(31)의 폐색면(31b)에 도달할 때까지, 혹은 상면 플레이트(32c)가 실린더(31)의 선단(31a)에 도달할 때까지 추(32)는 낙하한다. 이 위치에 상면 플레이트(32c)가 있는 것을 기판 없음 검출 센서(34c)가 검출함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정한다.
이와 같이, 기판 W가 흡착되어 있는 경우(도 11a)에는, 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 상대적으로 작아지고, 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우(도 11b)에는, 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 상대적으로 커진다. 이 체적에 대응하는 값으로서, 상면 플레이트(32c)의 위치를 검출함으로써, 기판 흡착의 유무를 판정할 수 있다.
또한, 상면 플레이트(32c)는 원점으로부터 기판 있음 검출 센서(34b)의 위치를 지나, 기판 없음 검출 센서(34c)의 위치로 이동한다. 그 때문에, 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우라도, 일시적으로 기판 있음 검출 센서(34b)가 상면 플레이트(32c)를 검출한다. 즉, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 관계없이, 적어도 일시적으로 기판 있음 검출 센서(34b)가 상면 플레이트(32c)를 검출한다. 따라서, 기판 있음 검출 센서(34b)가, 일시적이 아니라 소정 시간, 상면 플레이트(32c)를 검출한 경우에, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되었다고 판정하는 것이 바람직하다.
혹은, 판정부(73)는 스토퍼(33)를 해제하여 소정 시간(기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우에, 상면 플레이트(32c)가 원점으로부터 기판 없음 검출 센서(34c)의 위치까지 이동하는 데 필요하다고 예상되는 시간) 이상 경과한 후에, 기판 있음 검출 센서(34b) 및 기판 없음 검출 센서(34c)에 의한 상면 플레이트(32c)의 검출 결과에 기초하여 판정해도 된다.
도 12는 제2 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 또한, 처음에는 추(32)가 스토퍼(33)에 의해 지지되고, 상면 플레이트(32c)가 원점에 있고, 이것이 원점 검출 센서(34a)에 의해 확인되어 있는 것으로 한다.
먼저, 스토퍼(33)를 해제함으로써, 추(32)가 낙하하여 에어리어(131)를 가압한다(스텝 S11).
그리고, 기판 있음 검출 센서(34b)가 소정 시간에 걸쳐서 상면 플레이트(32c)를 검출한 경우(스텝 S12의 예), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 성공했다고 판정한다(스텝 S13). 한편, 기판 있음 검출 센서(34b)가 일시적으로 상면 플레이트(32c)를 검출하고(스텝 S12의 아니오), 그 후에 기판 없음 검출 센서(34c)가 상면 플레이트(32c)를 검출한 경우(스텝 S14), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 실패했다고 판정한다(스텝 S15).
이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 따라 에어리어(131)로 보내지는 가압 유체의 체적이 다르다는 것, 즉, 상면 플레이트(32c)의 이동량(낙하량)이 다르다는 것을 이용하여, 고정밀도로 기판 흡착의 유무를 판정할 수 있다.
또한, 위치 센서(34)로서, 원점 검출 센서(34a), 기판 있음 검출 센서(34b) 및 기판 없음 검출 센서(34c)를 사용하는 예를 나타냈지만, 리니어 게이지 센서를 사용하여 상면 플레이트(32c)의 위치를 상시 파악하도록 해도 된다. 또한, 위치 센서(34)로서, 광 센서, 인코더, 접점 센서 등을 사용해도 된다. 또한, 위치 센서(34)가 검지하는 것은, 에어리어(131)를 가압할 때 이동하는 가압 기구(150)의 일부분이면 되고, 반드시 상면 플레이트(32c)가 아니어도 된다.
도 13은 도 10의 변형예를 설명하는 도면이다. 도 10에서는, 피스톤(32b)과 추 본체(32a)가 일체화되어 있었지만, 도 13에 도시한 바와 같이 이들은 별개의 부재여도 된다. 이 경우, 실린더(31) 내에 마련되는 피스톤(32b)은 실린더(31)의 상면을 관통하는 피스톤 로드(32d)에 의해, 실린더(31)의 상방에 마련된 추 본체(32a)와 연결된다. 그리고, 추 본체(32a)의 일부(예를 들어, 하부)에 볼록부(32e)를 마련하고, 이것을 위치 센서(34)가 검출한다.
또한, 이하의 각 실시 형태에서도, 주로 피스톤과 추 본체가 일체인 구성을 설명하지만, 마찬가지로 이들은 별개의 부재여도 된다.
(제3 실시 형태)
이어서 설명하는 제3 실시 형태는, 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 위치 센서(28, 34) 대신에, 에어리어(131)의 압력을 계측하는 압력계를 사용하는 것이다. 이하, 제2 실시 형태에서 나타낸 가압 기구(150)를 예로 들어 설명하지만, 제1 실시 형태에도 적용 가능하다.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서의 판정부(73)는 압력계(40)를 갖는다. 압력계(40)는 에어리어(131)의 압력을 계측할 수 있으면 되고, 예를 들어 유로(141)에 설치되지만, 그 밖의 위치에 설치되어도 된다. 추(32)가 스토퍼(33)에 의해 지지되어 있는 경우의 에어리어(131)의 압력(초기 압력)을 P0이라고 한다.
도 15a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있는 경우, 추(32)가 낙하하여 공기가 에어리어(131)로 보내지지만, 멤브레인(13)은 팽창되지 않아, 에어리어(131)의 체적 증가는 작다. 그 때문에, 보내지는 공기에 의해 에어리어(131)의 압력은 높아진다. 이때의 압력을 P11이라고 한다.
도 15b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다. 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우, 추(32)가 낙하하여 공기가 에어리어(131)로 보내지지만, 그만큼, 멤브레인(13)은 팽창되어, 에어리어(131)의 체적이 증가한다. 그 때문에, 에어리어(131)의 압력은 약간 높아지는 정도이다. 이때의 압력을 P12라고 한다. 여기서, 압력 P0<압력 P12<압력 P11의 관계로 된다.
그래서, 압력계(40)에 의해 계측된 압력이 P11에 도달한 경우, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있다고 판정할 수 있다. 한편, 계측된 압력이 P11에 도달하지 않는 경우, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정할 수 있다.
또한, 에어리어(131)의 압력은 압력 P0으로부터 압력 P12를 거쳐서, 압력 P11에 도달한다. 그 때문에, 기판 W가 흡착되어 있는 경우라도, 일시적으로 에어리어(131)의 압력은 P12로 된다. 즉, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 관계없이, 적어도 일시적으로 에어리어(131)의 압력은 P12로 된다. 따라서, 판정부(73)는 압력이 P12에 도달한 시점에서 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정하는 것은 아니고, 어디까지나, 소정 시간 이상 경과 후에, 에어리어(131)의 압력이 P11에 도달했는지 여부에 기초하여 판정하는 것이 바람직하다.
혹은, 일시적이 아니라 소정 시간, 에어리어(131)의 압력이 P12보다 높아지지 않는 경우에, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정해도 된다.
도 16은 제3 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 처음에는 추(32)가 스토퍼(33)에 의해 지지되고, 상면 플레이트(32c)가 원점에 있고, 이것이 원점 검출 센서(34a)에 의해 확인되어 있는 것으로 한다.
먼저, 스토퍼(33)를 해제함으로써, 추(32)가 낙하하여 에어리어(131)를 가압한다(스텝 S21). 그리고, 소정 시간 경과할 때까지 에어리어(131)의 압력이 P11에 도달한 경우(스텝 S22의 예, 스텝 S23의 아니오), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 성공했다고 판정한다(스텝 S24). 한편, 소정 시간 경과해도 에어리어(131)의 압력이 P11에 도달하지 않는 경우(스텝 S23의 예), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 실패했다고 판정한다(스텝 S25).
이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부에 따라 에어리어(131)의 압력이 다르다는 것을 이용하여, 고정밀도로 기판 흡착의 유무를 판정할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 17은 제4 실시 형태에 관한 압력 판정을 설명하는 도면이다. 가압 기구(150)는 실린더(41)와, 추(42)와, 스토퍼(43)를 갖는다.
실린더(41)는 연직 방향으로 연장되는 원통형이고, 하면(411)에 개구(41a, 41b)가 형성되고, 상면(412)에 개구(41c)가 형성되고, 측면(413)에 개구(41d)가 형성된다. 즉, 개구(41a, 41b)는 피스톤(42b)의 하측에 위치하고, 개구(41d)는 피스톤(42b)의 상측에 위치한다. 개구(41b)는 유로(141a)를 통해 유로(141)에 접속된다. 개구(41a)는 개방할 수도 있고, 플러그(도 17에는 도시하지 않음) 등을 사용하여 폐지할 수도 있다. 개구(41d)는 개방할 수도 있고, 진공 장치(도시하지 않음)에 접속할 수도 있다. 개구(41a, 41d)의 개방 및 폐지 등의 전환은 제어부(71)가 행해도 되고, 수동으로 행해도 된다.
추(42)는 추 본체(42a)와, 피스톤(42b)과, 상면 플레이트(42c)로 구성된다. 피스톤(42b)은 추 본체(42a)와 직접 연결되어 일체로 되어 있고, 실린더(41)의 피스톤으로서도 기능한다. 추 본체(42a)는 원기둥형이고, 그 직경은 실린더(41)의 내경보다 작다. 또한, 추 본체(42a)는 실린더(41)의 개구(41c)를 관통하고 있고, 개구(41c)의 내면에 슬라이드 가능하게 접하고 있다. 피스톤(42b)은 추 본체(42a)보다 직경이 큰 원반형이고, 실린더(41)의 내면에 슬라이드 가능하게 접하고 있다. 상면 플레이트(42c)는 추 본체(42a) 및 개구(41c)의 내경보다 직경이 큰 원반형이다.
스토퍼(43)는 견부(43a)를 갖고, 견부(43a)는 추(42)의 상면 플레이트(42c)의 상방에 위치한다. 따라서, 상면 플레이트(42c)의 상면이 견부(43a)의 하면에 맞닿으면, 그 이상, 상면 플레이트(42c)가 상방으로 이동하지 않는다. 스토퍼(43)는 실린더(41)의 상면(412)과 연결된, 혹은 일체화된 부재여도 되고, 실린더(41)와는 별개의 부재여도 된다.
이와 같은 구성에 의해, 실린더(41)의 내부는 추(42)의 피스톤(42b)에 의해, 하부 공간 A1과 상부 공간 A2로 분할된다. 또한, 하부 공간 A1에 개구(41a, 41b)가 마련되고, 상부 공간 A2에 개구(41c, 41d)가 마련되면 되고, 개구(41a 내지 41d)의 위치는 도 17에 도시하는 것으로 제한되지 않는다. 또한, 피스톤(42b)에는 유체 시일(도시하지 않음)이 마련되고, 하부 공간 A1과 상부 공간 A2 사이에서 유체가 이동하지 않도록 되어 있다. 마찬가지로, 실린더(41)의 상면(412)에 있어서의 개구(41c)에도 유체 시일(도시하지 않음)이 마련되고, 상부 공간 A2와 실린더(41)의 외부 사이에서 유체가 이동하지 않도록 되어 있다.
판정부(73)는 위치 센서(44) 및 압력계(45)를 갖는다.
위치 센서(44)는 원점 검출 센서(44a)와, 기판 없음 검출 센서(44b)를 포함한다. 원점 검출 센서(44a)는 스토퍼(43)의 견부(43a)보다 약간 아래에 배치된다. 기판 없음 검출 센서(44b)는 실린더(41)의 상면(412)보다 약간 위에 배치된다. 또한, 기판 있음 검출 센서를 마련하지 않아도 된다.
원점 검출 센서(44a)는 견부(43a)에 맞닿아 있는 위치(이 위치를 원점으로 함)에 상면 플레이트(42c)가 있음을 검출한다. 기판 없음 검출 센서(44b)는 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착되어 있지 않을 때의 위치, 즉, 실린더(41)의 상면(412) 근방에 설정된 소정 위치에 상면 플레이트(42c)가 있음을 검출한다.
압력계(45)는 에어리어(131)의 압력을 계측할 수 있으면 되고, 예를 들어 유로(141a)에 설치되지만, 그 밖의 위치에 설치되어도 된다.
또한, 본 실시 형태의 압력 제어 장치(7)는 전환 수단(151) 및 연마 압력 제어기(152)를 더 갖는다. 유로(141)는 유로(141a)를 통해 가압 기구(150)(의 실린더(41))에 접속됨과 함께, 유로(141b)를 통해 연마 압력 제어기(152)에 접속된다.
전환 수단(151)은 전환 밸브 혹은 삼방 밸브이고, 유로(141)를 통해, 에어리어(131)를 실린더(41)의 개구(41b)와 연통시키느냐, 연마 압력 제어기(152)와 연통시키느냐를 전환한다. 바꾸어 말하면, 전환 수단(151)은 유로(141)를 유로(141a)와 연통시키느냐, 유로(141)를 유로(141b)와 연통시키느냐를 전환한다. 이 전환은, 제어부(71)가 행해도 되고, 수동으로 행해도 된다. 연마 압력 제어기(152)는 연마 시에 연마용 압력을 에어리어(131)에 인가한다.
도 18은 대기 시, 즉 기판 흡착 판정 전의 압력 제어 장치(7)를 도시하는 도면이다. 전환 수단(151)은 유로(141)를 유로(141a)와 연통시킨다. 또한, 개구(41a)는 개방된다. 그리고, 개구(41d)로부터 상부 공간 A2가 진공화(흡인)되어, 부압으로 된다. 이에 의해, 상면 플레이트(42c)가 견부(43a)에 맞닿을 때까지, 추(42)가 상승한다. 이때의 에어리어(131)의 압력을 P0이라고 한다. 상부 공간 A2를 부압으로 할 때, 하부 공간 A1을 개방해 둠으로써, 멤브레인(13)에 부압이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상부 공간 A2를 부압하는 대신에, 하부 공간 A1을 가압하여 추(42)를 상승시켜도 된다. 단, 기판 흡착 판정 동작 개시 시에 멤브레인(13)도 가압되게 되어, 흡착 판정에 영향을 미칠 가능성도 있다. 따라서, 상부 공간 A2를 부압으로 하는 편이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 다음과 같이 하여 기판 흡착에 성공했는지 여부를 판정한다. 판정을 행하는 경우, 개구(41a)를 폐지하고, 개구(41d)를 개방한다. 그렇게 하면, 추(42)는 중력에 의해 낙하하고, 피스톤(42b)이 압입되어 에어리어(131)에 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 실린더(41)에 있어서의 하부 공간 A1 내의 공기가 에어리어(131)로 보내짐으로써 에어리어(131)가 가압된다. 또한, 이때 에어리어(131)로부터 배기가 행해지지 않도록 한다.
도 19a는 기판 흡착에 성공한 경우를 도시하는 도면이다. 추(42)가 낙하하여 공기가 에어리어(131)로 보내지지만, 멤브레인(13)은 거의 팽창되지 않는다. 그 때문에, 에어리어(131)의 압력은 높아진다. 이때의 압력을 P11이라고 한다. 압력계(40)에 의해, 에어리어(131)의 압력이 P11에 도달함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있다고 판정할 수 있다. 이 경우, 위치 센서(44)를 판정에 사용하지 않아도 된다.
기판 W의 흡착에 성공하면, 도 20에 도시한 바와 같이, 전환 수단(151)은 유로(141)를 유로(141b)와 연통시키고, 연마 압력 제어기(152)에 의해 에어리어(131)는 연마용으로 가압된다. 또한, 에어리어(132 내지 135)도 제어부(71)에 의해 가압되어도 된다. 이와 같이 하여, 기판 W의 하면이 연마 패드(3a)에 의해 연마된다. 이때, 개구(41a)를 개방하고, 개구(41d)로부터 상부 공간 A2를 부압으로 함으로써, 추(42)를 대기 시의 상태로 한다. 즉, 연마를 행하면서, 추(42)를 원점으로 복귀시킨다.
도 19b는 기판 흡착에 실패한 경우를 도시하는 도면이다. 추(42)가 낙하하여 공기가 에어리어(131)로 보내지지만, 그만큼, 멤브레인(13)은 팽창되어, 에어리어(131)의 체적이 증가한다. 이때, 멤브레인(13)의 반발력으로 압력이 발생한다. 그러나, 이 압력은 추(42)에 의한 압력보다 작다. 그 때문에, 피스톤(42b)이 실린더(41)의 하면(411)에 도달할 때까지, 혹은 상면 플레이트(42c)가 실린더(41)의 상면(412)에 도달할 때까지, 추(42)는 낙하한다. 이 위치에 상면 플레이트(42c)가 있는 것을 기판 없음 검출 센서(43b)가 검출함으로써, 판정부(73)는 기판 W가 흡착되어 있지 않다고 판정한다. 이 경우, 압력계(45)를 판정에 사용하지 않아도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 기판 W의 흡착 성공은, 에어리어(131)의 압력에 따라, 바꾸어 말하면, 압력계(45)에 의한 압력 계측 결과에 따라, 판정된다. 한편, 기판 W의 흡착 실패는 기판 없음 검출 센서(43b)에 의한 상면 플레이트(42c)의 검출에 따라 판정된다.
도 21은 제4 실시 형태에 있어서의 기판 흡착 판정의 수순의 일례를 도시하는 흐름도이다. 개구(41a)를 폐지하고, 개구(41d)를 개방함으로써, 추(42)가 낙하하여 에어리어(131)를 가압한다(스텝 S31).
압력계(45)에 의해 계측되는 에어리어(131)의 압력이 P11에 도달한 경우(스텝 S32의 예), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 성공했다고 판정한다(스텝 S33). 기판 W의 흡착 성공의 판정까지 소정 시간의 경과를 기다릴 필요가 없는 점이, 제1 실시 형태(도 9의 스텝 S2) 및 제2 실시 형태(도 12의 스텝 S12)와 다르다.
한편, 기판 없음 검출 센서(43c)에 의해 상면 플레이트(42c)를 검지한 경우(스텝 S4의 예), 판정부(73)는 기판 W의 흡착에 실패했다고 판정한다(스텝 S35). 기판 W의 흡착 실패의 판정까지 소정 시간의 경과를 기다릴 필요가 없는 점이, 제3 실시 형태(도 16의 스텝 S23)와 다르다.
기판 흡착 판정이 완료되면, 개구(41a)를 개방하여, 개구(41d)로부터 상부 공간 A2를 부압으로 함으로써, 추(42)를 대기 시의 상태로 한다.
이와 같이, 제4 실시 형태에서는, 기판 W의 흡착 성공을 압력계(45)에 의한 압력 계측 결과에 의해 판정하고, 기판 W의 흡착 실패를 기판 없음 검출 센서(43b)에 의해 판정한다. 그 때문에, 신속히 판정 결과를 얻을 수 있다.
도 22는 도 17의 변형예를 설명하는 도면이다. 도 17에서는, 피스톤(42b)과 추 본체(42a)가 일체화되어 있었지만, 도 22에 도시한 바와 같이 이들은 별개의 부재여도 된다. 이 경우, 실린더(41) 내에 설치되는 피스톤(42b)은 실린더(41c)의 상면(412)의 개구(41c)를 관통하는 피스톤 로드(42d)에 의해, 실린더(41)의 상방에 마련된 추 본체(42a)와 연결된다. 그리고, 추 본체(42a)의 일부(예를 들어, 하부)에 볼록부(42e)를 마련하고, 이것을 위치 센서(44)가 검출한다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 있어서, 위치 센서나 압력계 대신에, 에어리어(131)로 보내진 유체의 적산량을 측정하는 적산 유량계를 사용해도 된다. 구체적으로는, 도 23a에 도시한 바와 같이, 판정부(73)로서 적산 유량계(81)를 유로(141)에 마련한다. 그리고, 에어리어(131)가 소정의 압력으로 되도록 유로(141)로 유체를 보낸다.
기판 W가 흡착되어 있는 경우, 멤브레인(13)은 팽창되지 않기 때문에, 에어리어(131)의 체적 증가는 작다(도 23b). 따라서, 에어리어(131)로 보내지는 유체의 양이 (상대적으로)적어도 에어리어(131)는 소정의 압력으로 된다. 한편, 기판 W가 흡착되어 있지 않은 경우, 멤브레인(13)이 팽창되기 때문에, 에어리어(131)의 체적 증가는 크다(도 23c). 따라서, 에어리어(131)에 (상대적으로)많은 유체를 보내지 않으면, 에어리어(131)는 소정의 압력으로 되지 않는다. 따라서, 적산 유량계(81)에 의해 계측되는 유체의 적산 유량으로부터, 기판 W가 흡착되어 있는지 여부를 판정할 수 있다.
또한, 중앙의 에어리어(131)를 기판 흡착 판정에 사용하는 예를 나타냈지만, 다른 에어리어를 기판 흡착 판정에 사용해도 된다.
또한, 각 실시 형태에 있어서는, 에어리어(131)를 가압하고, 기판 흡착 성공 시에는 에어리어(131)의 체적 증가가 작고, 기판 흡착 실패 시에는 에어리어(131)의 체적 증가가 커지는 것을 이용하여 기판 흡착 판정을 행하는 것이었다. 반대로, 에어리어(131)를 흡인하여 감압하고, 기판 흡착 성공 시에는 에어리어(131)의 체적 감소가 작고, 기판 흡착 실패 시에는 에어리어(131)의 체적 감소가 커지는 것을 이용하여 기판 흡착 판정을 행해도 된다. 이 경우, 멤브레인(13)이 내측(톱 링 본체(11)측)으로 변형 가능해지도록 톱 링(1)을 설계하면 된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상을 따른 가장 넓은 범위로 해야 한다.
(제5 실시 형태)
화학 기계 연마(CMP)는 연마면 상에 슬러리를 공급하면서, 웨이퍼를 연마면에 압박하고, 슬러리의 존재 하에서 웨이퍼를 연마면에 미끄럼 접촉시킴으로써, 웨이퍼의 표면을 연마하는 기술이다. 웨이퍼의 연마 중, 웨이퍼는 연마 헤드에 의해 연마면에 압박된다. 웨이퍼의 표면은 슬러리의 화학적 작용과, 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 평탄화된다.
도 51은 연마 헤드를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 연마 헤드(600)는 웨이퍼 W1의 상면에 접촉하는 탄성막(610)을 갖는다. 이 탄성막(610)은 복수의 압력실(601 내지 604)을 형성하는 형상을 갖고 있고, 각각의 압력실(601 내지 604) 내의 압력은 독립적으로 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 연마 헤드(600)는, 이들 압력실(601 내지 604)에 대응하는 웨이퍼 W1의 복수의 영역을 다른 힘으로 압박할 수 있고, 웨이퍼 W1의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
웨이퍼 W1의 연마가 종료되면, 연마된 웨이퍼 W1은 반송 장치에 의해 다음 공정으로 반송된다. 도 52에 도시한 바와 같이, 다음의 웨이퍼 W2는, 반송 장치에 의해 연마 헤드(600)의 하방의 전달 위치로 운반된다. 동시에, 연마 헤드(600)는 액체(예를 들어, 순수)로 세정되어, 연마 헤드(600)로부터 슬러리나 연마 칩이 제거된다. 그리고, 다음의 웨이퍼 W2는 연마 헤드(600)에 보유 지지되고, 연마 헤드(600)에 의해 연마면의 상방 위치로 반송된다. 웨이퍼 W2는 연마 헤드(600)에 의해 연마면에 압박되고, 슬러리의 존재 하에서 연마된다.
그러나, 도 53에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W2의 상면과 연마 헤드(600)의 탄성막(610) 사이에는, 연마 헤드(600)의 세정에 사용된 액체 Q가 존재하는 경우가 있다. 이 액체 Q가 복수의 압력실에 걸쳐서 퍼져 있으면, 인접한 압력실 내의 압력이 액체 Q에 전해져, 의도하지 않은 힘이 웨이퍼 W2에 가해져 버린다. 도 53에 도시하는 예에서는, 웨이퍼 W2의 중앙부의 연마 레이트를 낮추기 위해, 중앙의 압력실(601) 내의 압력을 낮췄음에도, 인접한 압력실(602)의 압력이 액체 Q를 통해 웨이퍼 W2의 중앙부에 가해진다. 결과적으로, 웨이퍼 W의 중앙부의 연마 레이트를 낮출 수 없다. 이와 같이, 웨이퍼 W2와 연마 헤드(600) 사이에 존재하는 액체 Q는 연마 헤드(600)의 적절한 힘을 웨이퍼 W2에 가하는 것을 방해해 버린다.
그래서, 제5 실시 형태는, 연마되는 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 연마 헤드가 적절한 힘을 웨이퍼에 가하는 것을 가능하게 하는 방법을 제공한다. 또한, 제5 실시 형태는, 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막을 제공한다.
제5 실시 형태에 의하면, 이하의 양태가 제공된다.
일 형태에서는, 탄성막에 의해 형성된 중심측 압력실과 외측 압력실을 갖는 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이며, 상기 탄성막의 중앙부를 상기 웨이퍼의 상면의 중앙부에 접촉시키고, 그 후, 상기 탄성막의 외주부를 상기 웨이퍼의 상면의 외주부에 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 상기 탄성막으로 상기 웨이퍼의 하면을 연마면에 압박하여, 상기 웨이퍼의 하면을 연마하는 방법이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 중심측 압력실 내의 압력을 상기 외측 압력실 내의 압력보다도 높게 한 상태에서, 상기 탄성막의 중앙부를 웨이퍼의 상면의 중앙부에 접촉시킨다.
일 형태에서는, 상기 중심측 압력실은 에어 실린더에 연통되어 있고, 에어 실린더의 피스톤에는 추가 놓여 있다.
일 형태에서는, 탄성막에 의해 형성된 중심측 압력실과 외측 압력실을 갖는 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이며, 상기 탄성막을 상기 웨이퍼의 상면에 접촉시키고, 그 후, 상기 외측 압력실, 상기 중심측 압력실의 순으로 상기 외측 압력실 및 상기 중심측 압력실 내에 진공을 형성함으로써, 상기 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체를 외측으로 이동시키고, 그 후, 상기 탄성막으로 상기 웨이퍼의 하면을 연마면에 압박하여, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 상기 연마 헤드로 상기 웨이퍼의 하면을 상기 연마면에 미끄럼 접촉시켜, 상기 웨이퍼의 하면을 연마하는 방법이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 중심측 압력실, 상기 외측 압력실의 순으로 상기 중심측 압력실 및 상기 외측 압력실 내에 압축 기체를 공급함으로써, 상기 탄성막으로 상기 웨이퍼의 하면을 상기 연마면에 압박하고, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거한다.
일 형태에서는, 상기 외측 압력실 및 상기 중심측 압력실은, 제1 압력실, 제2 압력실 및 제3 압력실을 적어도 포함하고, 상기 제2 압력실은 상기 제1 압력실의 외측에 위치하고, 상기 제3 압력실은 상기 제2 압력실의 외측에 위치하고 있고, 상기 제3 압력실, 상기 제2 압력실, 상기 제1 압력실의 순으로 상기 제3 압력실, 상기 제2 압력실, 상기 제1 압력실 내에 진공을 형성함으로써, 상기 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체를 외측으로 이동시킨다.
일 형태에서는, 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이며, 반송 장치 상의 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 그 후, 상기 연마 헤드로 상기 반송 장치 상의 상기 웨이퍼를 보유 지지하고, 상기 연마 헤드로 상기 웨이퍼의 하면을 연마면에 압박하여, 상기 웨이퍼의 하면을 연마하는 방법이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 반송 장치 상의 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정은, 상기 반송 장치에 의해 상기 웨이퍼를 기울임으로써 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정이다.
일 형태에서는, 상기 반송 장치 상의 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정은, 상기 반송 장치에 의해 상기 웨이퍼를 요동시킴으로써, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정이다.
일 형태에서는, 상기 반송 장치 상의 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정은, 상기 반송 장치 상의 상기 웨이퍼의 상면에 기체의 분류를 보냄으로써 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하는 공정이다.
일 형태에서는, 탄성막을 갖는 연마 헤드를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이며, 상기 탄성막을 상기 웨이퍼의 상면에 접촉시켜, 상기 탄성막에 형성되어 있는 액체 유로에 상기 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체를 유입시킴으로써, 상기 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거하고, 그 후, 상기 탄성막으로 상기 웨이퍼의 하면을 연마면에 압박하여, 상기 웨이퍼의 하면을 연마하는 방법이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 탄성막은 상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 접촉면을 갖고, 상기 액체 유로는 상기 접촉면에서 개구되는 개구부와, 상기 개구부에 접속되고, 또한 상기 탄성막 내에서 연장되는 가로 구멍을 갖고, 상기 가로 구멍은 상기 탄성막의 외측면에서 개구되어 있다.
일 형태에서는, 상기 액체 유로에 상기 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체를 유입시키는 공정은, 상기 액체 유로를 통해 상기 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체를 흡인하는 공정이고, 상기 액체 유로는 상기 탄성막에 접속된 흡인 라인에 연통되어 있다.
일 형태에서는, 상기 탄성막은, 상기 웨이퍼의 상면에 접촉하는 접촉면을 갖고, 상기 액체 유로는 상기 접촉면에 형성된 홈이다.
일 형태에서는, 상기 탄성막의 내부에서의 상기 홈의 폭은, 상기 접촉면에서의 상기 홈의 폭보다도 크다.
일 형태에서는, 웨이퍼를 연마면에 압박하기 위한 탄성막이며, 상기 웨이퍼에 접촉 가능한 접촉면을 갖는 접촉부와, 상기 접촉부에 접속된 외벽부를 구비하고, 상기 접촉부는 상기 접촉면에서 개구되는 개구부와, 상기 개구부에 접속되고, 또한 상기 접촉부 내에서 연장되는 가로 구멍을 갖고 있는, 탄성막이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 가로 구멍은 상기 탄성막의 외측면에서 개구되어 있다.
일 형태에서는, 상기 가로 구멍은, 상기 접촉부의 상기 접촉면과는 반대측의 면에서 개구되어 있다.
일 형태에서는, 웨이퍼를 연마면에 압박하기 위한 탄성막이며, 상기 웨이퍼에 접촉 가능한 접촉면을 갖는 접촉부와, 상기 접촉부에 접속된 외벽부를 구비하고, 상기 접촉부는 상기 접촉면에 형성된 홈을 갖는 탄성막이 제공된다.
일 형태에서는, 상기 접촉부의 내부에서의 상기 홈의 폭은, 상기 접촉면에서의 상기 홈의 폭보다도 크다.
이하, 제5 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 24는 연마 장치의 일 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 연마 패드(2)를 지지하는 연마 테이블(3)과, 기판의 일례인 웨이퍼 W를 연마 패드(2)에 압박하는 연마 헤드(1)와, 연마 테이블(3)을 회전시키는 테이블 모터(6)와, 연마 패드(2) 상에 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급 노즐(5)을 구비하고 있다. 연마 패드(2)의 표면은 웨이퍼 W를 연마하는 연마면(2a)을 구성한다.
연마 테이블(3)은 테이블 모터(6)에 연결되어 있고, 연마 테이블(3) 및 연마 패드(2)를 일체로 회전시키도록 구성되어 있다. 연마 헤드(1)는, 연마 헤드 샤프트(11)의 단부에 고정되어 있고, 연마 헤드 샤프트(11)는 헤드 암(15)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 헤드 암(15)은 지지축(16)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
웨이퍼 W는 다음과 같이 하여 연마된다. 연마 테이블(3) 및 연마 헤드(1)를 도 24의 화살표로 나타내는 방향으로 회전시키면서, 슬러리 공급 노즐(5)로부터 슬러리가 연마 테이블(3) 상의 연마 패드(2)의 연마면(2a)으로 공급된다. 웨이퍼 W는 연마 헤드(1)에 의해 회전되면서, 연마 패드(2)와 웨이퍼 W 사이에 슬러리가 존재한 상태에서 연마 헤드(1)에 의해 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박된다. 웨이퍼 W의 표면은, 슬러리의 화학적 작용과, 슬러리에 포함되는 지립에 의한 기계적 작용에 의해 연마된다.
연마 장치는, 연마 헤드(1), 연마 테이블(3) 및 슬러리 공급 노즐(5)의 동작을 제어하는 동작 제어부(9)를 더 구비하고 있다. 동작 제어부(9)는 적어도 1대의 컴퓨터로 구성된다.
이어서, 연마 헤드(1)에 대하여 설명한다. 도 25는 연마 헤드(1)를 도시하는 단면도이다. 연마 헤드(1)는 연마 헤드 샤프트(11)의 단부에 고정된 캐리어(31)와, 캐리어(31)의 하부에 설치된 탄성막(34)과, 캐리어(31)의 하방에 배치된 리테이너 링(32)을 구비하고 있다. 리테이너 링(32)은 탄성막(34)의 주위에 배치되어 있다. 이 리테이너 링(32)은, 웨이퍼 W의 연마 중에 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)로부터 튀어나오지 않도록 하기 위해 웨이퍼 W를 보유 지지하는 환형 구조체이다.
탄성막(34)은, 웨이퍼 W의 상면에 접촉 가능한 접촉면(35a)을 갖는 접촉부(35)와, 접촉부(35)에 접속된 내벽부(36a, 36b, 36c) 및 외벽부(36d)를 구비하고 있다. 접촉부(35)는 웨이퍼 W의 상면과 실질적으로 동일한 크기 및 동일한 형상을 갖고 있다. 내벽부(36a, 36b, 36c) 및 외벽부(36d)는 동심형으로 배열된 무단형 벽이다. 외벽부(36d)는 내벽부(36a, 36b, 36c)의 외측에 위치하고 있고, 내벽부(36a, 36b, 36c)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 세 내벽부(36a, 36b, 36c)가 마련되어 있지만, 본 발명은 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서는, 하나 또는 두 내벽부만이 마련되어도 되고, 혹은 넷 이상의 내벽부가 마련되어도 된다.
탄성막(34)과 캐리어(31) 사이에는 네 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)이 마련되어 있다. 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)은 탄성막(34)의 접촉부(35), 내벽부(36a, 36b, 36c) 및 외벽부(36d)에 의해 형성되어 있다. 즉, 압력실(25A)은 내벽부(36a) 내에 위치하고, 압력실(25B)은 내벽부(36a)와 내벽부(36b) 사이에 위치하고, 압력실(25C)은 내벽부(36b)와 내벽부(36c) 사이에 위치하고, 압력실(25D)은 내벽부(36c)와 외벽부(36d) 사이에 위치하고 있다. 중앙의 압력실(25A)은 원형이고, 다른 압력실(25B, 25C, 25D)은 환형이다. 이들 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)은 동심 상에 배열되어 있다. 압력실(25B)은 압력실(25A)의 외측에 위치하고, 압력실(25C)은 압력실(25B)의 외측에 위치하고, 압력실(25D)은 압력실(25C)의 외측에 위치하고 있다.
압력실(25A, 25B, 25C, 25D)에는 각각 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4가 접속되어 있다. 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4의 일단은, 연마 장치가 설치되어 있는 공장에 마련된 유틸리티 공급원으로서의 압축 기체 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 압축 공기 등의 압축 기체는 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4를 통해 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)에 각각 공급되도록 되어 있다.
캐리어(31)와 리테이너 링(32) 사이에는, 환형 멤브레인(롤링 다이어프램)(37)이 배치되어 있고, 이 멤브레인(37)의 내부에는 압력실(25E)이 형성되어 있다. 압력실(25E)은 기체 이송 라인 F5를 통해 상기 압축 기체 공급원에 연결되어 있다. 압축 기체는 기체 이송 라인 F5를 통해 압력실(25E) 내에 공급되고, 압력실(25E)은 리테이너 링(32)을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다.
기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4, F5는, 연마 헤드 샤프트(11)에 설치된 로터리 조인트(40)를 경유하여 연장되어 있다. 압력실(25A, 25B, 25C, 25D, 25E)에 연통하는 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4, F5에는 각각 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4, R5가 마련되어 있다. 압축 기체 공급원으로부터의 압축 기체는, 압력 레귤레이터 R1 내지 R5를 통해 압력실(25A 내지 25E) 내에 각각 독립적으로 공급된다. 압력 레귤레이터 R1 내지 R5는 압력실(25A 내지 25E) 내의 압축 기체의 압력을 조절하도록 구성되어 있다.
압력 레귤레이터 R1 내지 R5는 압력실(25A 내지 25E)의 내부 압력을 서로 독립하여 변화시키는 것이 가능하고, 이에 의해, 웨이퍼 W의 대응하는 네 영역, 즉, 중앙부, 내측 중간부, 외측 중간부 및 에지부에 대한 연마 압력, 및 리테이너 링(32)의 연마 패드(2)로의 압박력을 독립적으로 조절할 수 있다. 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4, F5는 대기 개방 밸브(도시하지 않음)에도 각각 접속되어 있고, 압력실(25A 내지 25E)을 대기 개방하는 것도 가능하다. 본 실시 형태에서는, 탄성막(34)은 네 압력실(25A 내지 25D)을 형성하지만, 일 실시 형태에서는, 탄성막(34)은 넷보다도 적거나 또는 넷보다도 많은 압력실을 형성해도 된다.
압력 레귤레이터 R1 내지 R5는 동작 제어부(9)에 접속되어 있다. 동작 제어부(9)는 압력실(25A 내지 25E)의 각각의 목표 압력값을 압력 레귤레이터 R1 내지 R5로 보내고, 압력 레귤레이터 R1 내지 R5는 압력실(25A 내지 25E) 내의 압력이 대응하는 목표 압력값으로 유지되도록 동작한다.
연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 복수의 영역에 대하여, 독립된 연마 압력을 각각 가할 수 있다. 예를 들어, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 표면의 다른 영역을 다른 연마 압력으로 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박할 수 있다. 따라서, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 막 두께 프로파일을 제어하여, 목표로 하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
진공 라인 L1, L2, L3, L4, L5는 기체 이송 라인 F1, F2, F3, F4, F5에 각각 접속되어 있다. 진공 라인 L1, L2, L3, L4, L5에는 진공 밸브 V1, V2, V3, V4, V5가 각각 설치되어 있다. 진공 밸브 V1, V2, V3, V4, V5는 전자기 밸브, 전동 밸브, 또는 에어 오퍼레이트 밸브 등의 액추에이터 구동형 밸브이다. 진공 밸브 V1 내지 V5는 동작 제어부(9)에 접속되어 있고, 진공 밸브 V1 내지 V5의 동작은 동작 제어부(9)에 의해 제어된다. 진공 라인 L1, L2, L3, L4, L5를 개방하면, 대응하는 압력실(25A, 25B, 25C, 25D, 25E) 내에 진공이 형성된다.
연마 헤드(1)가 웨이퍼 W를 보유 지지할 때는, 탄성막(34)의 접촉부(35)가 웨이퍼 W에 접촉한 상태에서, 진공 밸브 V2, V3, V4를 개방하여, 압력실(25B, 25C, 25D) 내에 진공을 형성한다. 이들 압력실(25B, 25C, 25D)을 형성하는 접촉부(35)의 부위는 상방으로 오목하고, 연마 헤드(1)는 탄성막(34)의 흡반 효과에 의해 웨이퍼 W를 흡착할 수 있다. 또한, 이 압력실(25B, 25C, 25D)에 압축 기체를 공급하여 흡반 효과를 해제하면, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 릴리스할 수 있다.
도 26은 도 24에 도시하는 연마 헤드(1)로 웨이퍼를 반송하는 반송 장치의 상면도이다. 도 26에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W는 반송 장치(44)에 의해 연마 헤드(1)로 반송된다. 연마 헤드(1)는 도 26의 실선으로 나타내는 연마 위치 P1과 점선으로 나타내는 전달 위치 P2 사이를 이동 가능하게 되어 있다. 보다 구체적으로는, 헤드 암(15)이 지지축(16)을 중심으로 회전함으로써, 연마 헤드(1)는 연마 위치 P1과 전달 위치 P2 사이를 이동할 수 있다. 연마 위치 P1은 연마 패드(2)의 연마면(2a)의 상방에 있고, 전달 위치 P2는 연마면(2a)의 외측에 위치하고 있다.
반송 장치(44)는, 웨이퍼 W가 적재되는 반송 스테이지(45)와, 반송 스테이지(45)를 상하 이동시키는 승강 장치(47)와, 반송 스테이지(45) 및 승강 장치(47)를 일체로 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동 장치(49)를 구비하고 있다. 연마될 웨이퍼 W는, 반송 스테이지(45) 상에 놓이고, 반송 스테이지(45)와 함께 수평 이동 장치(49)에 의해 전달 위치 P2로 이동된다. 연마 헤드(1)가 전달 위치 P2에 있을 때, 승강 장치(47)는 반송 스테이지(45)를 상승시킨다. 연마 헤드(1)는 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W를 보유 지지하고, 웨이퍼 W와 함께 연마 위치 P1로 이동한다.
슬러리 공급 노즐(5)은 회전하는 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 슬러리를 공급하고, 한편 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 회전시키면서, 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 압박하여, 웨이퍼 W를 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시킨다. 웨이퍼 W의 하면은 슬러리의 화학적 작용과, 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마된다.
웨이퍼 W의 연마 후, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W와 함께 전달 위치 P2로 이동한다. 그리고, 연마된 웨이퍼 W를 반송 스테이지(45)로 건넨다. 반송 스테이지(45)는 웨이퍼 W를 다음 공정으로 이동시킨다. 전달 위치 P2에는, 연마 헤드(1)에 액체(예를 들어, 순수 등의 린스액)를 공급하여 연마 헤드(1)를 세정하는 세정 노즐(53)이 배치되어 있다. 세정 노즐(53)은 연마 헤드(1)를 향하고 있다. 웨이퍼 W를 릴리스한 연마 헤드(1)는 세정 노즐(53)로부터 공급되는 액체에 의해 세정된다.
연마 헤드(1)의 세정 중, 다음으로 연마될 웨이퍼는, 반송 스테이지(45)에 의해 연마 헤드(1)의 하방의 수취 위치 P2로 이동된다. 연마 헤드(1)의 세정이 종료되면, 승강 장치(47)는 다음 웨이퍼가 적재된 반송 스테이지(45)를 상승시킨다. 그리고, 세정된 연마 헤드(1)는 다음 웨이퍼를 보유 지지하여, 연마 위치 P1로 이동한다. 이와 같이 하여, 복수의 웨이퍼가 연속적으로 연마된다.
그러나, 연마 헤드(1)의 세정 중, 다음으로 연마될 웨이퍼는 연마 헤드(1)의 하방의 수취 위치 P2로 이동되기 때문에, 웨이퍼의 상면에 액체가 낙하한다. 웨이퍼의 상면에 존재하는 액체는, 도 53을 참조하여 설명한 바와 같이, 연마 헤드(1)가 적절한 힘을 웨이퍼에 가하는 것을 방해해 버린다. 하나의 해결책은, 연마 헤드(1)의 세정이 종료된 후에, 다음 웨이퍼를 수취 위치 P2로 이동시키는 것이다. 그러나, 이와 같은 동작은 연마 장치의 스루풋을 저하시켜 버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 다음과 같이 하여 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거한다. 도 27은 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 제거할 때의 연마 헤드(1)를 도시하는 모식도이다. 도 27에서는, 연마 헤드(1)의 상세한 구성은 생략되어 있다. 연마되는 웨이퍼 W를 보유 지지하기 전, 연마 헤드(1)의 중심측의 압력실(25A, 25B, 25C) 내의 압력을, 외측의 압력실(25D) 내의 압력보다도 높게 한다. 보다 구체적으로는, 동작 제어부(9)는 압력 레귤레이터 R1, R2, R3(도 25 참조)에 명령을 발하여, 압력실(25A, 25B, 25C) 내에 압축 기체를 공급하고, 한편, 동작 제어부(9)는 진공 밸브 V4를 개방하여 압력실(25D) 내에 진공을 형성한다.
일 실시 형태에서는, 동작 제어부(9)는 기체 이송 라인 F1, F2, F3에 접속된 대기 개방 밸브(도시하지 않음)를 개방하여, 압력실(25A, 25B, 25C) 내를 대기 개방하고, 한편, 동작 제어부(9)는 진공 밸브 V4를 개방하여 압력실(25D) 내에 진공을 형성해도 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 동작 제어부(9)는, 압력 레귤레이터 R1, R2, R3(도 25 참조)에 명령을 발하여, 압력실(25A, 25B, 25C) 내에 압축 기체를 공급하고, 한편, 동작 제어부(9)는 기체 이송 라인 F4에 접속된 대기 개방 밸브(도시하지 않음)를 개방하여, 압력실(25D) 내를 대기 개방해도 된다.
압력실(25A, 25B, 25C) 내의 압력과, 압력실(25D) 내의 압력 사이의 차는, 탄성막(34)의 접촉부(35)의 중앙부를 팽창시켜, 접촉부(35)의 중앙부를 웨이퍼 W를 향해 돌출시킨다. 접촉부(35)의 중앙부가 돌출된 상태에서, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 향해 하강하고, 탄성막(34)을 웨이퍼 W의 상면에 접촉시킨다. 도 28에 도시한 바와 같이, 탄성막(34)의 중앙부, 즉 접촉부(35)의 중앙부는 최초로 웨이퍼 W의 상면의 중앙부에 접촉한다. 탄성막(34)은 웨이퍼 W의 상면에 존재하고 있는 액체 Q를 외측으로 밀어낸다.
또한, 연마 헤드(1)를 하강시켜, 접촉부(35)의 대부분을 웨이퍼 W의 상면에 접촉시킨다. 보다 상세하게는, 도 29에 도시한 바와 같이, 탄성막(34)의 중앙부가 웨이퍼 W의 상면의 중앙부에 접촉하고 있는 상태에서, 탄성막(34)의 외주부, 즉 접촉부(35)의 외주부를 웨이퍼 W의 상면의 외주부에 접촉시킨다. 탄성막(34)은, 웨이퍼 W의 상면에 존재하고 있는 액체 Q를 더 외측으로 압출하고, 액체 Q를 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거한다. 그 후, 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
이와 같이, 웨이퍼 W의 상면에 존재하는 액체 Q는 중앙부가 돌출된 탄성막(34)에 의해 웨이퍼 W의 외측으로 이동되고, 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다. 따라서, 연마 헤드(1)는 탄성막(34)과 웨이퍼 W의 상면 사이에 액체 Q가 실질적으로 존재하지 않는 상태에서, 웨이퍼 W를 보유 지지할 수 있다. 결과적으로, 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)을 형성하는 탄성막(34)은, 의도하는 힘을 웨이퍼 W에 가할 수 있고, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
탄성막(34)은 유연하기 때문에, 압력실(25A, 25B, 25C) 내가 저압이라도, 탄성막(34)은 용이하게 팽창되기 쉽다. 탄성막(34)의 팽창이 지나치게 크면, 탄성막(34)이 웨이퍼 W를 압박했을 때 웨이퍼 W에 과잉의 부하가 가해질 우려가 있다. 압력 레귤레이터 R1, R2, R3에 의해, 압력실(25A, 25B, 25C) 내를 저압(예를 들어, 25hPa 이하)으로 유지하는 것은 가능하지만, 목표로 하는 낮은 압력까지 낮추는 데 긴 시간이 걸리고, 또한 압력실(25A, 25B, 25C) 내의 압력이 안정되지 않는 경우가 있다.
그래서, 일 실시 형태에서는, 도 30에 도시한 바와 같이, 압력 레귤레이터 R1, R2, R3(으로 대체하여) 대신에, 에어 실린더(41)와 추(42)의 조합을 사용하여, 압축 기체를 압력실(25A, 25B, 25C)로 보낸다. 압력실(25A, 25B, 25C)은 기체 이송 라인 F1, F2, F3을 통해 공통의 에어 실린더(41)에 연통되어 있다. 에어 실린더(41)는 연직 자세로 배치되어 있다. 연마 헤드(1)가 웨이퍼 W를 보유 지지하기 전에, 추(42)는 에어 실린더(41)의 피스톤(41A) 상에 놓여, 피스톤(41A)을 하방으로 누른다. 에어 실린더(41) 내의 기체는 압력실(25A, 25B, 25C) 내로 보내지기 때문에, 탄성막(34)의 중앙부가 팽창된다. 도 27에 도시하는 실시 형태와 마찬가지로, 압력실(25D)에는 진공이 형성된다. 일 실시 형태에서는, 동작 제어부(9)는, 기체 이송 라인 F4에 접속된 대기 개방 밸브(도시하지 않음)를 개방하여, 압력실(25D) 내를 대기 개방해도 된다.
탄성막(34)의 팽창은 에어 실린더(41)의 직경과 피스톤(41A)의 행정 거리로 조정된다. 추(42)가 지나치게 가벼우면 탄성막(34)이 팽창되지 않고 피스톤(41A)이 도중에 멈춰 버리기 때문에, 적절한 속도로 피스톤(41A)이 저하되는 추(42)가 사용된다. 본 실시 형태에 따르면, 에어 실린더(41)와 추(42)의 조합은, 압력실(25A, 25B, 25C) 내의 저압을 안정적으로 유지할 수 있어, 결과적으로, 탄성막(34)의 팽창을 적절하게 제어할 수 있다.
도 31은 탄성막(34)의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 이 실시 형태에서는, 내벽부(36a, 36b, 36c)의 세로 방향의 길이는, 외벽부(36d)의 세로 방향의 길이보다도 길고, 내벽부(36a, 36b, 36c)의 하단은 외벽부(36d)의 하단보다도 낮은 위치에 있다. 내벽부(36a, 36b, 36c)와 외벽부(36d)의 세로 방향의 길이의 차이는, 탄성막(34)의 접촉부(35)의 중앙부를 웨이퍼 W를 향해 돌출시킨다.
도 32는 연마 헤드(1)의 다른 실시 형태를 도시하는 모식도이다. 이 실시 형태에서는, 캐리어(31)의 하부는 내벽부(36a, 36b, 36c)가 고정된 제1 면(31a)과, 외벽부(36d)가 고정된 제2 면(31b)을 갖고 있다. 제1 면(31a)은 제2 면(31b)보다도 낮은 위치에 있다. 내벽부(36a, 36b, 36c)의 하단은 외벽부(36d)의 하단보다도 낮은 위치에 있다. 캐리어(31)의 제1 면(31a)과 제2 면(31b)의 높이의 차이는, 탄성막(34)의 접촉부(35)의 중앙부를 웨이퍼 W를 향해 돌출시킨다.
도 31 및 도 32에 도시하는 탄성막(34)은, 도 27 내지 도 29에 도시하는 실시 형태와 마찬가지로, 웨이퍼 W의 상면에 접촉할 때, 웨이퍼 W의 상면에 존재하고 있는 액체 Q를 외측으로 압출하고, 액체 Q를 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거할 수 있다. 또한, 도 31 및 도 32에 도시하는 실시 형태에서는, 압력실(25A, 25B, 25C) 내의 압력과, 압력실(25D) 내의 압력 사이에 차를 마련하지 않아도 된다. 구체적으로는, 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4는 압력실(25A, 25B, 25C, 25D) 내의 압축 기체의 압력을 동일하게 유지해도 된다.
이어서, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 다른 실시 형태에 대하여, 도 33 내지 도 36을 참조하여 설명한다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 상술한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 33에 도시한 바와 같이, 연마 헤드(1)를 웨이퍼 W의 상면을 향해 하강시킨다. 웨이퍼 W의 상면에는 액체 Q가 존재하고 있다. 도 34에 도시한 바와 같이, 탄성막(34)의 접촉부(35)를 웨이퍼 W의 상면 상의 액체 Q에 접촉시키고, 다시 탄성막(34)의 접촉부(35)를 웨이퍼 W의 상면에 압박한다. 이때, 액체 Q의 일부는 웨이퍼 W의 상면으로부터 흘러내린다.
도 35에 도시한 바와 같이, 외측에 위치하는 압력실(25D)로부터 중심측에 위치하는 압력실(25B)을 향하는 순서로(즉, 압력실(25D, 25C, 25B)의 순으로), 압력실(25D, 25C, 25B) 내에 진공을 순차 형성한다. 압력실(25D, 25C, 25B)을 구성하는 접촉부(35)의 부위는 진공에 의해 상방으로 오목해져, 탄성막(34)과 웨이퍼 W의 상면 사이에 공간이 형성된다. 웨이퍼 W의 상면 상의 액체 Q는 이들 공간 내에 순차 유입되고, 웨이퍼 W의 외측을 향하는 액체 Q의 흐름이 형성된다.
그 후, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 상방 위치로 운반하여, 도 36에 도시한 바와 같이, 탄성막(34)으로 웨이퍼 W의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다. 이때, 동작 제어부(9)는 압력 레귤레이터 R2, R3, R4에 명령을 발하여, 중심측에 위치하는 압력실(25B)로부터 외측에 위치하는 압력실(25D)을 향하는 순서로(즉, 압력실(25B, 25C, 25D)의 순으로) 압력실(25B, 25C, 25D) 내에 압축 기체를 공급한다. 탄성막(34)과 웨이퍼 W의 상면 사이의 공간 내에 보유 지지되어 있던 액체 Q는, 탄성막(34)의 접촉부(35)에 밀려 웨이퍼 W의 외측으로 이동하고, 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다.
그 후, 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은, 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
이어서, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 다른 실시 형태에 대하여, 도 37 내지 도 39를 참조하여 설명한다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 상술한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 37은 도 26에 도시하는 반송 장치(44)의 변형예를 도시하는 모식도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 26에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 37에 도시한 바와 같이, 반송 장치(44)는 반송 스테이지(45)를 기울이는 틸팅 장치(55)를 구비하고 있다. 이 틸팅 장치(55)는, 승강 장치(47)에 보유 지지되어 있고, 반송 스테이지(45)와 일체로 상하 이동된다. 틸팅 장치(55)는, 수평하게 연장되는 지지축(55a)과, 지지축(55a)을 회전시키는 회전 장치(55b)를 갖고 있다. 지지축(55a)은 반송 스테이지(45)에 연결되어 있고, 회전 장치(55b)는 승강 장치(47)에 고정되어 있다. 회전 장치(55b)는 지지축(55a) 및 반송 스테이지(45)를 소정의 각도만큼 회전시키는 것이 가능하게 구성되어 있다. 회전 장치(55b)는 서보 모터 등의 액추에이터(도시하지 않음)를 구비하고 있다.
반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W는, 수평 이동 장치(49)에 의해 전달 위치 P2로 이동된다. 연마 헤드(1)는 세정 노즐(53)로부터 공급되는 액체에 의해 세정된다. 연마 헤드(1)의 세정에 사용된 액체는 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W의 상면에 낙하한다. 도 38은 도 37에 도시하는 화살표 A로 나타내는 방향으로부터 본 반송 장치(44)의 도면이다. 도 38에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W의 상면에는 액체 Q가 존재한다. 그래서, 도 39에 도시한 바와 같이, 틸팅 장치(55)는 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지되기 전에, 반송 스테이지(45) 및 웨이퍼 W를 일체로 기울인다. 액체 Q는 기울어진 웨이퍼 W의 상면으로부터 흘러내리고, 이에 의해 액체 Q는 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다.
액체 Q가 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된 후, 틸팅 장치(55)는 웨이퍼 W를 다시 수평 자세로 복귀시킨다. 그 후, 웨이퍼 W는 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 상방 연마 위치 P1(도 26 참조)로 운반하고, 탄성막(34)으로 웨이퍼 W의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다. 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체 Q가 제거된 후에, 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 따라서, 웨이퍼 W의 상면과 연마 헤드(1)의 탄성막(34) 사이에 액체 Q가 존재하지 않고, 탄성막(34)은 의도하는 힘을 웨이퍼 W에 가할 수 있고, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
도 40 및 도 41은 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하는 모식도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 26에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 40에 도시한 바와 같이, 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W는, 수평 이동 장치(49)에 의해 전달 위치 P2로 이동된다. 연마 헤드(1)는 세정 노즐(53)로부터 공급되는 액체에 의해 세정된다. 연마 헤드(1)의 세정에 사용된 액체는 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W의 상면에 낙하한다.
도 41에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지되기 전에, 수평 이동 장치(49)는 반송 스테이지(45) 및 웨이퍼 W를 수평 방향으로 요동시킨다. 웨이퍼 W가 요동되면, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체 Q가 흘러내리고, 이에 의해 액체 Q는 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다. 일 실시 형태에서는, 틸팅 장치(55)에 의해 반송 스테이지(45) 및 웨이퍼 W를 기울인 상태에서, 수평 이동 장치(49)는 반송 스테이지(45) 및 웨이퍼 W를 수평 방향으로 요동시켜도 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 틸팅 장치(55)는 마련하지 않아도 된다.
액체 Q가 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된 후, 웨이퍼 W는 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 상방의 연마 위치 P1(도 26 참조)로 운반되고, 탄성막(34)으로 웨이퍼 W의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다. 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은, 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체 Q가 제거된 후에, 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 따라서, 웨이퍼 W의 상면과 연마 헤드(1)의 탄성막(34) 사이에 액체 Q가 존재하지 않고, 탄성막(34)은 의도하는 힘을 웨이퍼 W에 가할 수 있고, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
도 42는 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거하는 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하는 모식도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 26에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.
도 42에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 연마 장치는 전달 위치 P2에 배치된 기체 분류 노즐(57)을 구비하고 있다. 기체 분류 노즐(57)은 수평 방향에 대하여 기울어져 있고, 전달 위치 P2에 있는 반송 스테이지(45)의 상부를 향해, 즉 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W의 상면을 향해 배치되어 있다. 기체 분류 노즐(57)은, 도시하지 않은 압축 기체 공급원에 연결되어 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 기체 분류 노즐(57)이 마련되어 있지만, 일 실시 형태에서는, 하나의 기체 분류 노즐(57)만이 마련되어도 된다.
반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W는, 수평 이동 장치(49)에 의해 전달 위치 P2로 이동된다. 연마 헤드(1)는 세정 노즐(53)로부터 공급되는 액체에 의해 세정된다. 연마 헤드(1)의 세정에 사용된 액체는 반송 스테이지(45) 상의 웨이퍼 W의 상면에 낙하한다. 도 43에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지되기 전에, 기체 분류 노즐(57)은 기체의 분류를 웨이퍼 W의 상면으로 보내고, 액체 Q를 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거한다.
액체 Q가 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된 후, 웨이퍼 W는 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 상방 연마 위치 P1(도 26 참조)로 운반하고, 탄성막(34)으로 웨이퍼 W의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다. 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체 Q가 제거된 후에, 웨이퍼 W가 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 따라서, 웨이퍼 W의 상면과 연마 헤드(1)의 탄성막(34) 사이에 액체 Q가 존재하지 않아, 탄성막(34)은, 의도하는 힘을 웨이퍼 W에 가할 수 있고, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
도 44는 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막(34)의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 도 44에 도시한 바와 같이, 탄성막(34)은 그 내부에 형성된 액체 유로(60)를 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 탄성막(34)의 접촉부(35)는 접촉면(35a)에서 개구되는 복수의 개구부(61)와, 복수의 개구부(61)에 접속된 가로 구멍(62)을 갖고 있다. 탄성막(34)의 접촉면(35a)은 웨이퍼 W의 상면에 접촉되는 탄성막(34)의 일면이다. 개구부(61)는 중심측에 위치하는 압력실(25A)의 하방에 마련되고, 다른 압력실(25B 내지 25D)의 하방에는 마련되어 있지 않다. 일 실시 형태에서는, 개구부(61)는 압력실(25B 내지 25D)의 하방에 마련되어도 된다. 가로 구멍(62)은 접촉부(35) 내에서 연장되어 있고, 가로 구멍(62)의 외측 단부는 탄성막(34)의 외측면(34a)에서 개구되어 있다. 따라서, 탄성막(34)의 접촉면(35a)과 외측면(34a)은 개구부(61) 및 가로 구멍(62)으로 구성되는 액체 유로(60)에 의해 연통되어 있다.
도 45에 도시한 바와 같이, 압력실(25A 내지 25D) 내에 압축 기체를 공급하여 탄성막(34)을 팽창시키고, 탄성막(34)의 접촉면(35a)을 웨이퍼 W의 상면에 압박한다. 웨이퍼 W의 상면에 존재하는 액체 Q(도 44 참조)는, 개구부(61)로부터 액체 유로(60) 내에 유입되고, 액체 유로(60)를 통해 탄성막(34)의 외부로 유출된다. 결과적으로, 액체 Q는 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다.
액체 Q가 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된 후, 웨이퍼 W는 연마 헤드(1)에 보유 지지된다. 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W를 연마 패드(2)의 상방의 연마 위치 P1(도 26 참조)로 운반되고, 탄성막(34)으로 웨이퍼 W의 하면을 연마 패드(2)의 연마면(2a)에 대하여 압박한다. 연마 헤드(1)의 탄성막(34)은 웨이퍼 W의 하면을 연마면(2a) 상의 슬러리의 존재 하에서 연마면(2a)에 미끄럼 접촉시켜, 슬러리의 화학적 작용과 슬러리에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마한다.
본 실시 형태에 따르면, 연마 헤드(1)는 탄성막(34)과 웨이퍼 W의 상면 사이에 액체 Q가 실질적으로 존재하지 않는 상태에서, 웨이퍼 W를 보유 지지할 수 있다. 결과적으로, 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)을 형성하는 탄성막(34)은, 의도하는 힘을 웨이퍼 W에 가할 수 있고, 연마 헤드(1)는 웨이퍼 W의 원하는 막 두께 프로파일을 달성할 수 있다.
도 46은 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막(34)의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 44 및 도 45에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 46에 도시한 바와 같이, 액체 유로(60)는 탄성막(34)에 접속된 흡인 라인(70)에 연통되어 있다. 보다 구체적으로는, 가로 구멍(62)은 개구부(61) 및 흡인 라인(70)의 양쪽에 접속되어 있다. 가로 구멍(62)의 일단은 개구부(61)에 접속되고, 가로 구멍(62)의 타단은 접속부(35)의 상면(35b)(접속부(35)의 접촉면(35a)과는 반대측의 면)에서 개구되어 있다.
흡인 라인(70)은 캐리어(31)를 관통하여 연장되어 있고, 흡인 라인(70)의 단부는 접촉부(35)의 상면(35b)에 접속되어 있다. 흡인 라인(70)은 액체 유로(60)에 연통되어 있지만, 압력실(25A)에는 연통되어 있지 않다. 따라서, 흡인 라인(70)은 압력실(25A) 내에 진공을 형성하지 않고, 액체 유로(60) 내에 진공을 형성할 수 있다.
도 47에 도시한 바와 같이, 압력실(25A 내지 25D) 내에 압축 기체를 공급하여 탄성막(34)을 팽창시키고, 탄성막(34)의 접촉면(35a)을 웨이퍼 W의 상면에 압박하면서, 흡인 라인(70)에 의해 액체 유로(60) 내에 진공을 형성한다. 웨이퍼 W의 상면에 존재하는 액체 Q(도 46 참조)는 개구부(61)로부터 액체 유로(60) 내에 흡인되어, 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다.
도 48은 웨이퍼 W의 상면으로부터 액체를 제거할 수 있는 탄성막(34)의 또 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 상세는, 도 44 및 도 45에 도시하는 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 48에 도시한 바와 같이, 액체 유로는 접촉면(35a)에 형성된 복수의 홈(75)으로 구성되어 있다.
도 49는 도 48에 도시하는 탄성막(34)의 저면도이다. 도 49에 도시한 바와 같이, 복수의 홈(75)은 동심원형으로 배열된 환형 홈이다. 단, 홈(75)의 형상은 본 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 홈(75)은 서로 평행으로 배열된 직선 홈이어도 된다.
도 50에 도시한 바와 같이, 압력실(25A 내지 25D) 내에 압축 기체를 공급하여 탄성막(34)을 팽창시켜, 탄성막(34)의 접촉면(35a)을 웨이퍼 W의 상면에 압박한다. 웨이퍼 W의 상면에 존재하는 액체 Q(도 48 참조)는 액체 유로로서의 홈(75) 내에 유입된다. 결과적으로, 액체 Q는 웨이퍼 W의 상면으로부터 제거된다.
본 실시 형태에서는, 홈(75)에 일단 유입된 액체 Q가 홈(75)으로부터 유출되어 버리는 것을 방지하기 위해, 접촉부(35)의 내부에서의 홈(75)의 폭은, 접촉면(35a)에서의 홈(75)의 폭보다도 크다. 즉, 홈(75)의 입구는 좁고, 홈(75)의 내부는 넓게 되어 있다. 이와 같은 단면 형상의 홈(75)은 그 내부에 액체 Q를 보유 지지하기 쉽다. 웨이퍼 W의 상면에 불규칙하게 존재하는 액체를 제거하기 위해, 홈(75)은 탄성막(34)의 접촉면(35a)의 전체에 균일하게 분포해도 된다.
도 44 내지 도 50에 도시하는 탄성막(34)은 3D 프린터(입체 인쇄기)를 사용하여 작성할 수 있다.
상술한 실시 형태는 적절히 조합할 수 있다. 예를 들어, 도 27 내지 도 29에 도시하는 실시 형태를, 도 37 내지 도 39에 도시하는 실시 형태 또는 도 40 및 도 41에 도시하는 실시 형태, 또는 도 42 및 도 43에 도시하는 실시 형태에 적용해도 된다.
상술한 각 실시 형태에 관한 연마 헤드(1)는 네 압력실(25A, 25B, 25C, 25D)을 갖고 있지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않는다. 웨이퍼의 상면으로부터 액체를 배제하는 상기 실시 형태는, 넷보다도 적은 압력실을 갖는 연마 헤드, 및 넷보다도 많은 압력실을 갖는 연마 헤드에도 적용할 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있게 하는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
(제6 내지 제8 실시 형태)
특허문헌 1에는, 톱 링의 멤브레인에 기판을 흡착 유지하여 연마하고, 그 후에 멤브레인으로부터 기판을 릴리스하는 기판 연마 장치가 개시되어 있다. 기판의 릴리스는 멤브레인을 가압하여, 멤브레인과 기판의 외주부에 생긴 간극에 유체를 분사함으로써 행해진다.
멤브레인의 가압은, 예를 들어 전공 레귤레이터에 의한 압력 제어가 생각된다. 전공 레귤레이터는 저압으로 되면 제어 정밀도나 응답성이 악화되기 때문에, 어느 정도 큰 압력으로 멤브레인을 가압하게 된다.
근년, 반도체 프로세스의 미세화 및 고적층화에 수반하여, 반도체 디바이스가 형성된 기판은 깨지기 쉬워졌다. 그 때문에, 기판의 릴리스 시에 전공 레귤레이터 등에 의해 멤브레인에 큰 압력을 부여하면, 기판이 큰 스트레스를 받아 깨져 버리는 경우가 있다.
제6 내지 제8 실시 형태는 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 제6 내지 제8 실시 형태의 과제는, 흡착 유지한 기판을 안전하게 릴리스할 수 있는 기판 연마 장치 및 기판 릴리스 방법을 제공하는 것, 또한 그와 같은 기판 연마 장치에 접속할 수 있는 정량 기체 공급 장치를 제공하는 것이다.
제6 내지 제8 실시 형태에 따르면, 이하의 양태가 제공된다.
일 형태에 의하면, 톱 링 본체와, 상기 톱 링 본체와 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측의 면이며 기판을 흡착 유지하는 것이 가능한 제2 면을 갖는 탄성막과, 상기 톱 링 본체와 상기 탄성막의 제1 면 사이의 공간에 연통하는 제1 라인에 마련된 제1 밸브를 통해 상기 공간을 가압 및 감압하는 것이 가능한 압력 조정 장치와, 상기 제1 라인에 마련된 제2 밸브를 통해 상기 공간에 일정량의 기체를 공급하는 것이 가능한 정량 기체 공급 장치를 구비하는 기판 연마 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면에 흡착할 때는, 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 상기 제1 밸브가 개방되어, 상기 압력 조정 장치가 상기 공간을 감압하고, 상기 기판을 연마할 때는, 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 상기 제1 밸브가 개방되어, 상기 압력 조정 장치가 상기 공간을 가압하고, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면으로부터 릴리스할 때는, 상기 제1 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 밸브가 개방되어, 상기 정량 기체 공급 장치가 상기 공간에 일정량의 기체를 공급한다.
바람직하게는, 상기 정량 기체 공급 장치는, 실린더 내의 피스톤에 연결된 추가 중력에 의해 하방으로 이동함으로써, 상기 피스톤의 면적과 상기 피스톤의 스트로크에 따른 일정량의 기체를 상기 실린더로부터 상기 공간으로 공급해도 된다.
구체적으로는, 상기 정량 기체 공급 장치는, 상기 실린더, 상기 피스톤 및 상기 추를 갖고, 상기 피스톤은, 상기 실린더의 내면과 접하여 상하 이동 가능하고, 상기 실린더의 내부는, 상기 피스톤에 의해 하부 공간과 상부 공간으로 분할되어, 상기 실린더에는, 상기 하부 공간에 상당하는 위치에 제1 개구가 마련되고, 상기 상부 공간에 상당하는 위치에 제2 개구 및 제3 개구가 마련되고, 상기 제1 개구에는, 상기 제2 밸브를 통해 상기 제1 라인과 접속되는 제2 라인이 접속되고, 상기 제2 개구에는 제3 라인이 접속되고, 상기 제3 개구에는, 상기 추와 상기 피스톤을 연결하는 피스톤 로드가 관통하고, 상기 하부 공간은, 상기 제2 라인에 마련된 제3 밸브가 개방됨으로써 대기 개방되는 것이 가능하고, 상기 상부 공간은, 상기 제3 라인을 통해 감압 및 대기 개방되는 것이 가능해도 된다.
보다 구체적으로는, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면에 흡착할 때, 및 상기 기판을 연마할 때는, 상기 상부 공간은 감압되고, 또한 상기 하부 공간은 대기 개방되고, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면으로부터 릴리스할 때는, 상기 상부 공간은 대기 개방되고, 상기 제3 밸브가 폐쇄되어도 된다.
또한, 바람직하게는, 상기 정량 기체 공급 장치는, 챔버 내에 저장된 블래더를 압축함으로써, 상기 챔버의 체적에 따른 일정량의 기체를 상기 블래더로부터 상기 공간으로 공급해도 된다.
구체적으로는, 상기 정량 기체 공급 장치는, 상기 블래더 및 상기 챔버를 갖고, 상기 챔버에는 제4 개구 및 제5 개구가 마련되고, 상기 제4 개구는, 상기 제2 밸브를 통해 상기 제1 라인과 상기 블래더를 접속하는 제4 라인이 관통하고 있고, 상기 제5 개구에는 제5 라인이 접속되고, 상기 블래더는, 상기 4 라인에 마련된 제4 밸브가 개방됨으로써 대기 개방되는 것이 가능하고, 상기 챔버는, 상기 제5 라인을 통해 가압 및 감압하는 것이 가능해도 된다.
보다 구체적으로는, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면에 흡착할 때, 및 상기 기판을 연마할 때는, 상기 챔버는 감압되고, 상기 블래더는 대기 개방되고, 상기 기판을 상기 탄성막의 제2 면으로부터 릴리스할 때는, 상기 챔버는 가압되고, 상기 제4 밸브가 폐쇄되어도 된다.
별도의 양태에 의하면, 톱 링의 탄성막의 제2 면에 흡착 유지된 기판을 상기 탄성막으로부터 릴리스하는 기판 릴리스 방법이며, 상기 톱 링에 있어서의 톱 링 본체와 상기 탄성막의 제1 면 사이의 공간에 일정량의 기체를 공급하여, 상기 탄성막과 상기 기판 사이에 간극을 생기게 하는 기체 공급 공정과, 상기 간극에 유체를 분사하는 유체 분사 공정을 구비하는, 기판 릴리스 방법이 제공된다.
상기 기체 공급 공정에서는, 실린더 내의 피스톤에 연결된 추를 하방으로 이동시킴으로써, 상기 피스톤의 면적과 상기 핀스톤의 스트로크에 따른 일정량의 기체를 상기 실린더로부터 상기 공간으로 공급해도 된다.
상기 기체 공급 공정에서는, 챔버 내에 저장된 블래더를 압축함으로써, 상기 챔버의 체적에 따른 일정량의 기체를 상기 블래더로부터 상기 공간으로 공급해도 된다.
별도의 양태에 의하면, 톱 링 본체와, 상기 톱 링 본체와 대향하는 제1 면과, 상기 제1 면의 반대측의 면이며 기판을 흡착 유지하는 것이 가능한 제2 면을 갖는 탄성막과, 상기 톱 링 본체와 상기 탄성막의 제1 면 사이의 공간에 연통하는 제1 라인에 마련된 제1 밸브를 통해 상기 공간을 가압 및 감압하는 것이 가능한 압력 조정 장치를 구비하는 기판 보유 지지 장치에 접속되는 정량 기체 공급 장치이며, 상기 제1 라인에 마련된 제2 밸브를 통해 상기 공간에 일정량의 기체를 공급하는 것이 가능한 정량 기체 공급 장치가 제공된다.
이하, 제6 내지 제8 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
(제6 실시 형태)
도 54는 기판 연마 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 상면도이다. 본 기판 처리 장치는, 직경 300㎜ 혹은 450㎜의 반도체 웨이퍼, 플랫 패널, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)나 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)에 있어서의 자성막의 제조 공정 등에 있어서, 다양한 기판을 처리하는 것이다.
기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(100)과, 다수의 기판을 스톡하는 기판 카세트가 적재되는 로드 포트(200)와, 하나 또는 복수(도 54에 도시하는 양태에서는 넷)의 기판 연마 장치(300)와, 하나 또는 복수(도 54에 도시하는 양태에서는 둘)의 기판 세정 장치(400)와, 기판 건조 장치(500)와, 반송 기구(600a 내지 600d)와, 제어부(700)를 구비하고 있다.
로드 포트(200)는 하우징(100)에 인접하여 배치되어 있다. 로드 포트(200)에는 오픈 카세트, SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드, FOUP는 내부에 기판 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
기판을 연마하는 기판 연마 장치(300), 연마 후의 기판을 세정하는 기판 세정 장치(400), 세정 후의 기판을 건조시키는 기판 건조 장치(500)는 하우징(100) 내에 수용되어 있다. 기판 연마 장치(300)는 기판 처리 장치의 긴 변 방향을 따라 배열되고, 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)도 기판 처리 장치의 긴 변 방향을 따라 배열되어 있다.
로드 포트(200), 로드 포트(200)측에 위치하는 기판 연마 장치(300) 및 기판 건조 장치(500)에 둘러싸인 영역에는 반송 기구(600a)가 배치되어 있다. 또한, 기판 연마 장치(300) 및 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)와 평행으로, 반송 기구(600b)가 배치되어 있다.
반송 기구(600a)는 연마 전의 기판을 로드 포트(200)로부터 수취하여 반송 기구(600b)로 전달하거나, 건조 후의 기판을 기판 건조 장치(500)로부터 수취하거나 한다.
반송 기구(600b)는, 예를 들어 리니어 트랜스포터이고, 반송 기구(600a)로부터 수취한 연마 전의 기판을 기판 연마 장치(300)로 전달한다. 후술하는 바와 같이, 기판 연마 장치(300)에 있어서의 톱 링(도시하지 않음)은 진공 흡착에 의해 반송 기구(600b)로부터 기판을 수취한다. 또한, 기판 연마 장치(300)는 연마 후의 기판을 반송 기구(600b)에 릴리스하고, 그 기판은 기판 세정 장치(400)로 전달된다.
또한, 두 기판 세정 장치(400) 사이에, 이들 기판 세정 장치(400) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(600c)가 배치되어 있다. 또한, 기판 세정 장치(400)와 기판 건조 장치(500) 사이에, 이들 기판 세정 장치(400)와 기판 건조 장치(500) 사이에서 기판의 전달을 행하는 반송 기구(600d)가 배치되어 있다.
제어부(700)는 기판 처리 장치의 각 기기의 움직임을 제어하는 것이고, 하우징(100)의 내부에 배치되어도 되고, 하우징(100)의 외부에 배치되어도 되고, 기판 연마 장치(300), 기판 세정 장치(400) 및 기판 건조 장치(500)의 각각에 마련되어도 된다.
도 55 및 도 56은 각각 기판 연마 장치(300)의 개략 사시도 및 톱 링(1) 주변부의 개략 단면도이다. 기판 연마 장치(300)는 기판을 보유 지지하는 톱 링(1)(기판 보유 지지 장치)을 갖는다. 도 56에 도시한 바와 같이, 톱 링 본체(11)(캐리어 혹은 베이스 플레이트라고도 함), 원환형 리테이너 링(12), 톱 링 본체(11)의 하방이고 또한 리테이너 링(12)의 내측에 설치 가능한 가요성의 멤브레인(13)(탄성막), 톱 링 본체(11)와 리테이너 링(12) 사이에 마련된 에어백(14), 압력 조정 장치(15), 정량 기체 공급 장치(16), 제어 장치(17) 등으로 구성된다. 또한, 압력 조정 장치(15), 정량 기체 공급 장치(16) 및/또는 제어 장치(17)는 톱 링(1)을 구성하는 것이어도 되고, 톱 링(1)과는 별개의 장치여도 된다.
리테이너 링(12)은 톱 링 본체(11)의 외주부에 마련된다. 보유 지지된 기판 W의 주연은 리테이너 링(12)에 둘러싸이게 되고, 연마 중에 기판 W가 톱 링(1)으로부터 튀어나오지 않도록 되어 있다. 또한, 리테이너 링(12)은 하나의 부재여도 되고, 내측 링 및 그 외측에 마련된 외측 링으로 이루어지는 2중 링 구성이어도 된다. 후자의 경우, 외측 링을 톱 링 본체(11)에 고정하고, 내측 링과 톱 링 본체(11) 사이에 에어백(14)을 마련해도 된다.
멤브레인(13)은 톱 링 본체(11)와 대향하여 마련된다. 구체적으로는, 멤브레인(13)의 상면이 톱 링 본체(11)와 대향하고 있고, 톱 링 본체(11)와의 사이에 공간 S가 형성된다. 그리고, 공간 S를 감압하여 부압으로 함으로써, 멤브레인(13)의 하면이 기판 W의 상면을 보유 지지할 수 있다. 또한 리테이너 링은 상하에 복수의 부재로 구성한 다층 링 구성이어도 된다.
에어백(14)은 톱 링 본체(11)와 리테이너 링(12) 사이에 마련된다. 에어백(14)에 의해, 리테이너 링(12)은 톱 링 본체(11)에 대하여 연직 방향으로 상대 이동할 수 있다.
압력 조정 장치(15)는 일단이 공간 S에 연통하는 라인(배관) L1에 접속된다. 보다 구체적으로는, 라인 L1에는 밸브 V1이 마련되어 있고, 밸브 V1의 상류측(공간 S와는 반대측)에 압력 조정 장치(15)가 배치된다.
정량 기체 공급 장치(16)는 라인 L1에 접속된다. 보다 구체적으로는, 라인 L1에는 밸브 V2가 마련되어 있고, 밸브 V2의 상류측(공간 S와는 반대측)에 정량 기체 공급 장치(16)가 배치된다.
바꾸어 말하면, 라인 L1은 일단이 공간 S에 연통하고, 타단은 분기되어 있다. 그리고, 분기된 한쪽은 밸브 V1을 통해 압력 조정 장치(15)에 접속되고, 분기된 다른 쪽은 밸브 V2를 통해 정량 기체 공급 장치(16)에 접속된다. 이와 같이 하여, 공간 S는 밸브 V1을 통해 압력 조정 장치(15)와 접속되고, 밸브 V2를 통해 정량 기체 공급 장치(16)와 접속되어 있다.
밸브 V1이 개방되고, 밸브 V2가 폐쇄되면, 압력 조정 장치(15)는, 공간 S에 유체(기체)를 공급하여 가압하거나, 진공화하여 감압하거나, 대기 개방하거나 하여, 공간 S의 압력을 조정할 수 있다. 한편, 밸브 V2가 개방되고, 밸브 V1이 폐쇄되면, 정량 기체 공급 장치(16)는 공간 S에 일정량의 유체(기체)를 공급할 수 있다. 후술하겠지만, 이 정량 기체 공급 장치(16)를 마련하는 것이 본 실시 형태의 특징의 하나이다. 정량 기체 공급 장치(16)의 구체적인 구성예는 제7 및 제8 실시 형태에서 설명한다.
제어 장치(17)는 톱 링(1)의 각 부의 제어, 예를 들어 밸브 V1, V2의 개폐, 압력 조정 장치(15), 정량 기체 공급 장치(16)의 제어 등을 행한다.
또한, 기판 연마 장치(300)는 하부에 톱 링(1)이 연결된 톱 링 샤프트(2)와, 연마 패드(3a)를 갖는 연마 테이블(3)과, 연마액을 연마 패드(3a) 상에 공급하는 노즐(4)과, 톱 링 암(5)과, 지지축(6)을 갖는다.
도 55에 있어서, 톱 링 샤프트(2)의 하단은 톱 링(1)의 상면 중앙에 연결되어 있다. 도시하지 않은 승강 기구가 톱 링 샤프트(2)를 승강시킴으로써, 톱 링(1)에 보유 지지된 기판 W의 하면이 연마 패드(3a)에 접촉하거나 이격되거나 한다. 또한, 도시하지 않은 모터가 톱 링 샤프트(2)를 회전시킴으로써 톱 링(1)이 회전하고, 이에 의해 보유 지지된 기판 W도 회전한다.
연마 테이블(3)의 상면에는 연마 패드(3a)가 마련된다. 연마 테이블(3)의 하면은 회전축에 접속되어 있고, 연마 테이블(3)은 회전 가능하게 되어 있다. 연마액이 노즐(4)로부터 공급되고, 연마 패드(3a)에 기판 W의 하면이 접촉한 상태로 기판 W 및 연마 테이블(3)이 회전함으로써, 기판 W가 연마된다.
도 56의 톱 링 암(5)은, 일단에 톱 링 샤프트(2)가 연결되고, 타단에 지지축(6)이 연결된다. 도시하지 않은 모터가 지지축(6)을 회전시킴으로써 톱 링 암(5)이 요동하고, 톱 링(1)이 연마 패드(3a) 위와, 기판 전달 위치(도시하지 않음) 사이를 왕래한다.
계속해서, 도 54의 반송 기구(600b)로부터 도 55 및 도 56의 톱 링(1)으로 기판 W를 전달할 때의 동작, 즉, 기판 W를 톱 링(1)에 흡착시킬 때의 동작을 설명한다. 기판 W를 톱 링(1)에 보유 지지시킬 때, 도 56의 밸브 V1은 개방되고, 밸브 V2는 폐쇄되어 있다. 따라서, 공간 S는 압력 조정 장치(15)와 접속되고, 정량 기체 공급 장치(16)와는 분리되어 있다.
도 57a 내지 도 57c 및 도 58은 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다. 도 57a 내지 도 57c는 반송 기구(600b) 및 톱 링(1)을 측방으로부터 본 개략 단면도이고, 도 58은 이들을 상방으로부터 본 도면이다.
도 57a에 도시한 바와 같이, 반송 기구(600b)의 핸드(601) 상에 기판 W가 적재되어 있다. 또한, 기판 W의 전달에는, 리테이너 링 스테이션(800)이 사용된다. 리테이너 링 스테이션(800)은 톱 링(1)의 리테이너 링(12)을 밀어올리는 밀어올림 핀(801)을 갖는다. 또한, 리테이너 링 스테이션(800)은 릴리스 노즐을 가져도 되지만, 여기서는 도시하지 않았다.
도 58에 도시한 바와 같이, 핸드(601)는 기판 W의 하면의 외주측의 일부를 지지한다. 그리고, 밀어올림 핀(801)과 핸드(601)가 서로 접촉하지 않도록 배치되어 있다.
도 57a에 도시한 상태에서, 톱 링(1)이 하강함과 함께, 반송 기구(600b)가 상승한다. 톱 링(1)의 하강에 의해, 밀어올림 핀(801)이 리테이너 링(12)을 밀어올려, 기판 W가 멤브레인(13)에 접근한다. 반송 기구(600b)가 더욱 상승하면, 기판 W의 상면이 멤브레인(13)의 하면에 접촉한다(도 57b).
이 상태에서, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 감압하여 부압으로 함으로써, 톱 링(1)의 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착된다.
그 후, 반송 기구(600b)의 핸드(601)는 하강한다(도 57c).
이상과 같이 하여 멤브레인(13)에 흡착 유지된 기판 W는, 지지축(6)이 회전함으로써 톱 링 암(5)이 요동되어, 연마 테이블(3)의 상방으로 이동된다. 그리고, 톱 링(1)이 하강함으로써 기판 W가 연마 패드(3a)에 접촉한다. 이 상태에서, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 가압하면서, 톱 링 샤프트(2)가 회전함으로써, 기판 W가 연마된다.
계속해서, 도 55 및 도 56의 톱 링(1)으로부터 도 54의 반송 기구(600b)로 기판 W를 전달할 때의 동작, 즉 기판 W를 톱 링(1)으로부터 릴리스(이탈)시킬 때의 동작을 설명한다. 기판 릴리스 시, 도 56의 밸브 V1은 폐쇄되고, 밸브 V2는 개방되어 있다. 따라서, 공간 S는 정량 기체 공급 장치(16)와 접속되고, 압력 조정 장치(15)와는 분리되어 있다.
도 59a 내지 도 59c 및 도 60은 톱 링(1)으로부터 반송 기구(600b)로의 기판 전달을 상세하게 설명하는 도면이다. 도 59a 내지 도 59c는 반송 기구(600b) 및 톱 링(1)을 측방으로부터 본 개략 단면도이고, 도 60은 톱 링(1) 및 리테이너 링 스테이션(800)을 상방으로부터 본 도면(단, 도 59a 내지 도 59c에 있어서의 반송 기구(600b)를 생략)이다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 리테이너 링 스테이션(800)은 내측(기판 W측)을 향하는, 예를 들어 세 릴리스 노즐(802)을 갖는다.
도 59a는 기판 W가 멤브레인(13)에 흡착된 상태이다. 이때, 릴리스 노즐(802)로부터 유체(릴리스 샤워)는 분사되지 않는다.
도 59b에 도시한 바와 같이, 톱 링(1)이 하강함과 함께, 반송 기구(600b)가 상승한다. 이에 의해, 반송 기구(600b)의 핸드(601)가 기판 W의 하면에 접근하지만, 양자는 접촉되어 있지 않다. 또한, 밀어올림 핀(801)이 리테이너 링(12)을 밀어올린다.
이 상태에서, 정량 기체 공급 장치(16)는 일정량의 기체를 공간 S에 공급하여, 공간 S를 가압한다. 이에 의해, 멤브레인(13)이 팽창되고, 멤브레인(13)의 하면과 기판 W의 외주부 사이에 간극이 생긴다. 이 간극을 향해, 릴리스 노즐(802)로부터 에어 등의 유체를 분사한다. 이에 의해, 기판 W는 멤브레인(13)으로부터 릴리스되어, 핸드(601) 상에 적재된다.
본 실시 형태에서는 일정량의 기체를 공간 S에 공급하기 위해, 멤브레인(13)의 팽창량도 일정해진다. 따라서, 항상, 릴리스 노즐(802)로부터의 유체 분사 위치에 멤브레인(13)의 하면과 기판 W의 외주부 사이의 간극을 만들 수 있다. 따라서, 당해 간극에 릴리스 노즐(802)로부터 확실하게 유체를 분사할 수 있고, 기판 W를 멤브레인(13)으로부터 릴리스할 수 있다.
릴리스 노즐(802)로부터의 유체 분사 위치에 간극이 형성되고, 또한 기판 W가 균열되는 일이 없는 압력(예를 들어, 1 내지 10hPa)으로 기판 W에 부여되도록, 정량 기체 공급 장치(16)로부터 공급하는 기체의 양을 설정하면 된다. 또한, 멤브레인(13)이 팽창됨으로써 기판 W에 부여되는 압력은 상대적으로 저하되기 때문에, 기판 W에 작용하는 스트레스는 안정적으로 낮게 유지된다.
그 후, 도 59c에 도시한 바와 같이, 기판 W가 적재된 핸드(601)가 하강함과 함께, 톱 링(1)이 상승한다.
이와 같이, 제6 실시 형태에서는, 기판 W를 흡착하거나 연마하거나 하기 위한 압력 조정 장치(15)가 아니라, 정량 기체 공급 장치(16)로부터 일정량의 기체를 공간 S로 공급한다. 이에 의해, 기판 W의 릴리스 시에 기판 W에 가해지는 스트레스를 작게 할 수 있다. 결과적으로, 멤브레인(13)에 흡착 유지된 기판을 안전하게 릴리스할 수 있다. 또한, 종래의 압력 조정 장치에서는 가압 시의 최대 압력이 500hPa 혹은 1,000hPa이므로, 1 내지 10hPa의 저압에 대응하는 것이 곤란하다. 그 때문에 50hPa 이상의 설정압으로 가압 시간을 짧게 함으로써 멤브레인의 지나친 팽창을 방지하고 있었다.
(제7 실시 형태)
도 61은 제7 실시 형태에 관한 정량 기체 공급 장치(16)를 포함하는 기판 연마 장치(300)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이 정량 기체 공급 장치(16)는 실린더(21)와, 실린더(21)의 피스톤(22)에 연결된 추(24)를 갖고, 중력에 의해 추(24)가 하방으로 이동함으로써 실린더(21) 내의 기체를 공간 S로 공급하는 것이다.
구체적으로는, 정량 기체 공급 장치(16)는, 실린더(21)와, 피스톤(22)과, 피스톤 로드(23)와, 추(24)와, 진공 발생원(25)을 갖는다.
실린더(21)는 원기둥형으로 연직 방향으로 연장되어 있고, 내부는 공동으로 되어 있다. 피스톤(22)의 외주는 실린더(21)의 내면과 접하여 상하 이동 가능하게 되어 있다. 피스톤 로드(23)는 연직 방향으로 연장되어 있고, 실린더(21)의 상면에 형성된 개구 O3을 관통하고 있다. 그리고, 피스톤 로드(23)의 하단에 피스톤(22)이 접속되고, 상단에 추(24)가 고정되어 있다.
피스톤(22)에 의해, 실린더(21)의 내부는 하부 공간 A1과 상부 공간 A2로 분할되어 있다. 피스톤(22)의 외주가 실린더(21)의 내면과 접하고 있기 때문에, 하부 공간 A1과 상부 공간 A2 사이에서 기체가 왕래하는 경우는 거의 없다.
실린더(21)의 하부 공간 A1에 상당하는 위치에 개구 O1이 마련된다. 이 개구 O1에는 라인 L2이 접속된다. 라인 L2는 밸브 V2를 통해 라인 L1과 접속되어 있다. 또한, 라인 L2에는 밸브 V3이 마련되고, 밸브 V3이 개방됨으로써 하부 공간 A1을 대기 개방하는 것이 가능하다.
또한, 실린더(21)의 상부 공간 A2에 상당하는 위치에 개구 O2가 마련된다. 이 개구 O2에는 라인 L3이 접속된다. 라인 L3에는 진공 발생원(25)이 접속되어 있고, 라인 L3을 통해 상부 공간 A2를 감압하거나, 대기 개방하거나 할 수 있다.
또한, 밸브 V3 및 진공 발생원(25)은 도 56의 제어 장치(17)가 제어한다.
도 62는 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달 시(도 57a 내지 도 57c 및 도 58)의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 이때, 도 56의 밸브 V1은 개방되고, 밸브 V2는 폐쇄되어 있다. 따라서, 압력 조정 장치(15)가 공간 S와 접속되고, 정량 기체 공급 장치(16)는 공간 S와는 분리되어 있다.
정량 기체 공급 장치(16)는 대기 상태로 된다. 대기 상태에서는, 밸브 V3이 개방되어 있어 하부 공간 A1은 대기 개방된다. 또한, 진공 발생원(25)은 상부 공간 A2를 감압한다(바람직하게는 진공으로 함). 이에 의해, 피스톤(22)(및 피스톤 로드(23) 및 추(24))이 상승한 상태로 보유 지지된다.
그리고, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 감압하여 부압으로 함으로써, 톱 링(1)의 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착된다.
도 63은 기판 연마 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 62와 마찬가지로, 도 56의 밸브 V1은 개방되고, 밸브 V2는 폐쇄되어 있고, 정량 기체 공급 장치(16)는 대기 상태로 되어 있다. 그리고, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 가압함으로써 기판 W가 도 55의 연마 패드(3a)에 압박되어 연마된다.
도 64는 기판 릴리스 시(도 59a 내지 도 59c 및 도 60)의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 62 및 도 63과는 달리, 도 56의 밸브 V1은 폐쇄되고, 밸브 V2는 개방되어 있다. 따라서, 정량 기체 공급 장치(16)가 공간 S와는 접속되고, 압력 조정 장치(15)는 공간 S와는 분리되어 있다.
그리고, 정량 기체 공급 장치(16)의 밸브 V3이 폐쇄되고, 또한 라인 L3을 통해 상부 공간 A2는 대기 개방된다. 이에 의해, 추(24)가 자유 낙하하고, 이에 수반하여 피스톤(22)이 하방으로 이동한다. 밸브 V3이 폐쇄되어 있기 때문에, 하부 공간 A1 내의 기체는 라인 L2, L1을 통해 공간 S로 이동한다. 그 결과, 멤브레인(13)이 하방을 향해 팽창되어, 멤브레인(13)과 기판 W의 외주부 사이에 간극 g가 생긴다. 이 간극에 유체를 분사함으로써, 기판 W가 멤브레인(13)의 하면으로부터 릴리스된다.
이상에 의해, 일정량(즉, 피스톤(22)의 면적×피스톤(22)의 낙하 거리(즉, 피스톤(22)의 스트로크))의 기체를 공간 S에 공급할 수 있다. 또한, 추(24)는 공간 S 내의 압력에 저항하여 완전히 낙하할 정도의 무게를 갖게 하면 된다.
(제8 실시 형태)
도 65는 제8 실시 형태에 관한 정량 기체 공급 장치(16)를 포함하는 기판 연마 장치(300)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이 정량 기체 공급 장치(16)는 블래더(Bladder)(32)를 갖고, 블래더(32)가 압축됨으로써 블래더(32) 내의 기체를 공간 S에 공급하는 것이다.
구체적으로는, 정량 기체 공급 장치(16)는, 챔버(31)와, 블래더(32)와, 압력 조정 수단(33)을 갖는다.
챔버(31)는 내부가 일정 체적을 갖는 공동으로 되어 있다. 블래더(32)는 고무 등 가요성을 갖는 재질로 형성된 풍선형 용기이고, 챔버(31) 내에 밀봉 저장된다.
챔버(31)에는 개구 O4, O5가 마련된다. 개구 O4에는 라인 L4가 관통하고 있다. 라인 L4는 밸브 V2를 통해 라인 L1과 블래더(32)를 접속하고 있다. 또한, 라인 L4에는 밸브 V4가 마련되고, 밸브 V4가 개방됨으로써 블래더(32)를 대기 개방하는 것이 가능하다. 개구 O5에는 라인 L5가 접속된다. 라인 L5에는 압력 조정 수단(33)이 접속되어 있고, 라인 L5를 통해 챔버(31)를 가압하거나 감압하거나 할 수 있다. 또한, 밸브 V4 및 압력 조정 수단(33)은 도 56의 제어 장치(17)가 제어한다.
도 66은 반송 기구(600b)로부터 톱 링(1)으로의 기판 전달 시(도 57a 내지 도 57c 및 도 58)의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 이때, 도 56의 밸브 V1은 개방되고, 밸브 V2는 폐쇄되어 있다. 따라서, 압력 조정 장치(15)가 공간 S와 접속되고, 정량 기체 공급 장치(16)는 공간 S와는 분리되어 있다.
정량 기체 공급 장치(16)는 대기 상태로 된다. 대기 상태에서는, 밸브 V4가 개방되어 있고 블래더(32)는 대기 개방된다. 또한, 압력 조정 수단(33)은 라인 L5를 통해 챔버(31)를 감압한다(바람직하게는 진공으로 함). 이에 의해, 블래더(32)는 챔버(31)와 거의 동 체적까지 팽창된 상태로 보유 지지된다.
그리고, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 감압하여 부압으로 함으로써, 톱 링(1)의 멤브레인(13)의 하면에 기판 W가 흡착된다.
도 67은 기판 연마 시의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 66과 마찬가지로, 도 56의 밸브 V1은 개방되고, 밸브 V2는 폐쇄되어 있고, 정량 기체 공급 장치(16)는 대기 상태로 되어 있다. 그리고, 압력 조정 장치(15)가 공간 S를 가압함으로써 기판 W가 도 55의 연마 패드(3a)에 압박되어 연마된다.
도 68은 기판 릴리스 시(도 59a 내지 도 59c 및 도 60)의 기판 연마 장치(300)의 동작 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 66 및 도 67과는 달리, 도 56의 밸브 V1은 폐쇄되고, 밸브 V2는 개방되어 있다. 따라서, 정량 기체 공급 장치(16)가 공간 S와는 접속되고, 압력 조정 장치(15)는 공간 S와는 분리되어 있다.
그리고, 정량 기체 공급 장치(16)의 밸브 V4가 폐쇄되고, 또한 압력 조정 수단(33)은 라인 L5를 통해 챔버(31)를 가압한다. 이에 의해, 블래더(32)가 압축된다. 밸브 V4가 폐쇄되어 있기 때문에, 블래더(32) 내의 기체는 라인 L4, L1을 통해 공간 S로 이동한다. 그 결과, 멤브레인(13)이 하방을 향해 팽창되어, 멤브레인(13)과 기판 W의 외주부 사이에 간극 g가 생긴다.
이상에 의해, 일정량(즉, 챔버(31)의 체적)의 기체를 공간 S에 공급할 수 있다. 또한, 블래더(32)는, 도 64 내지 도 67에 도시한 단순 풍선 형상이어도 되고, 벨로우즈 형상 등이어도 되고, 특별히 제한은 없다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야 한다.

Claims (45)

  1. 기판을 흡착 가능한 면을 갖는 탄성막을 설치 가능한 톱 링 본체이며, 상기 탄성막이 설치되면, 상기 탄성막과 상기 톱 링 본체 사이에 복수의 에어리어가 형성되는, 톱 링 본체와,
    상기 복수의 에어리어 중 제1 에어리어에 연통하는 제1 라인과,
    상기 복수의 에어리어 중 상기 제1 에어리어와는 다른 제2 에어리어에 연통하는 제2 라인과,
    상기 제1 라인을 통해 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하는 것이 가능하고, 상기 제2 라인을 통해 상기 제2 에어리어를 부압으로 하는 것이 가능한 압력 조정 수단과,
    상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있는지 여부의 판정을 행하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터의 배기는 행해지지 않고,
    상기 압력 조정 수단은, 상기 제1 라인을 통해 상기 제1 에어리어로 유체를 보내는 가압 기구를 갖고,
    상기 판정부는, 상기 제1 에어리어로 유체를 보낼 때 이동하는 상기 가압 기구의 일부분을, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적에 대응하는 측정값으로서 검지하는 위치 센서를 갖는, 기판 보유 지지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 탄성막에 기판이 흡착되어 있지 않은 경우에 비해, 상기 기판이 흡착되어 있는 경우, 상기 제1 에어리어로 보내지는 유체의 체적이 작다는 것, 혹은 상기 제1 에어리어의 압력이 높다는 것을 이용하여, 판정을 행하는, 기판 보유 지지 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 제1 에어리어의 압력을 측정하는 압력계를 갖는, 기판 보유 지지 장치.
  5. 기판을 흡착 가능한 면을 갖는 탄성막을 설치 가능한 톱 링 본체이며, 상기 탄성막이 설치되면, 상기 탄성막과 상기 톱 링 본체 사이에 복수의 에어리어가 형성되는, 톱 링 본체와,
    상기 복수의 에어리어 중 제1 에어리어에 연통하는 제1 라인과,
    상기 복수의 에어리어 중 상기 제1 에어리어와는 다른 제2 에어리어에 연통하는 제2 라인과,
    상기 제1 라인을 통해 유체를 보냄으로써 상기 제1 에어리어를 가압하는 것이 가능하고, 상기 제2 라인을 통해 상기 제2 에어리어를 부압으로 하는 것이 가능한 압력 조정 수단과,
    상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적, 또는 상기 제1 에어리어의 압력에 대응하는 측정값에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있는지 여부의 판정을 행하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정이 행해질 때, 상기 제1 에어리어로부터의 배기는 행해지지 않고,
    상기 압력 조정 수단은, 상기 제1 라인을 통해 상기 제1 에어리어로 유체를 보내는 가압 기구를 갖고,
    상기 판정부는,
    상기 제1 에어리어로 유체를 보낼 때 이동하는 상기 가압 기구의 일부분을, 상기 제1 에어리어로 보내진 유체의 체적에 대응하는 측정값으로서 검지하는 위치 센서와,
    상기 제1 에어리어의 압력을 측정하는 압력계를 갖는, 기판 보유 지지 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 판정부는,
    상기 위치 센서에 의한 검지 결과에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있지 않음을 판정하고,
    상기 압력계에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 탄성막에 상기 기판이 흡착되어 있음을 판정하는, 기판 보유 지지 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가압 기구는, 실린더와, 상기 실린더의 피스톤에 연결된 추 본체를 갖고,
    중력에 의해 상기 추 본체가 하방으로 이동함으로써 상기 제1 에어리어로 유체를 보내는, 기판 보유 지지 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 실린더의 내면과 접하여 상하 이동 가능하고,
    상기 실린더의 내부는, 상기 피스톤에 의해, 하부 공간과 상부 공간으로 분할되고, 상기 실린더에는,
    상기 하부 공간에 마련되어, 상기 제1 라인과 접속되는 제1 개구와,
    상기 하부 공간에 마련된 제2 개구와,
    상기 상부 공간에 마련되어, 상기 추 본체와 상기 피스톤을 연결하는 피스톤 로드가 관통하는 제3 개구와,
    상기 상부 공간에 마련된 제4 개구가 마련되는, 기판 보유 지지 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 판정이 행해질 때, 상기 제2 개구는 폐지되고, 상기 제4 개구는 개방되고,
    상기 판정이 행해진 후, 상기 제2 개구는 개방되어, 상기 제4 개구로부터 상기 상부 공간을 흡인함으로써, 상기 추를 상승시키는, 기판 보유 지지 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 라인은, 상기 실린더의 상기 제1 개구, 및 상기 탄성막에 흡착된 상기 기판을 연마할 때 상기 제1 에어리어를 가압하는 연마 압력 제어부에 접속되고,
    상기 제1 라인을 통해, 상기 제1 에어리어를 상기 가압 기구의 상기 제1 개구와 연통시키느냐, 상기 연마 압력 제어부를 연통시키느냐를 전환하는 전환 수단이 마련되는, 기판 보유 지지 장치.
  11. 제1항에 기재된 기판 보유 지지 장치와,
    상기 기판 보유 지지 장치에 보유 지지된 상기 기판을 연마하도록 구성된 연마 테이블을 구비하는, 기판 연마 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
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