CN112894612A - 用于保持基板的顶环及基板处理装置 - Google Patents

用于保持基板的顶环及基板处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于保持基板的顶环及基板处理装置，顶环能够将基板均匀地按压于研磨垫。用于保持基板(WF)的顶环(302)包括：基座部件(301)，该基座部件与顶环轴(18)连结；弹性膜(320)，该弹性膜安装于基座部件(301)，在该弹性膜与基座部件(301)之间形成用于对基板(WF)进行加压的加压室(322)；以及基板吸附部件(330)，该基板吸附部件保持于弹性膜(320)，并包括多孔质部件(334)，该多孔质部件具有用于吸附基板(WF)的基板吸附面(334a)和与减压单元(31)连通的减压部(334b)。

Description

用于保持基板的顶环及基板处理装置
技术领域
本申请涉及一种用于保持基板的顶环及基板处理装置。本申请基于2019年11月19日申请的日本专利申请号第2019-208865号，和2020年10月1日申请的日本专利申请号第2020-167306号而主张优先权。包含日本专利申请号第2019-208865号和日本专利申请号第2020-167306号的说明书、请求保护的范围、附图以及摘要在内的全部的公开内容通过参照而作为整体引用于本申请。
背景技术
在半导体器件的制造中，为了使基板的表面平坦化而使用化学机械研磨(CMP)装置。多数情况下，半导体器件的制造所使用的基板为圆板形状。另外，并不限于半导体器件，也提高了将CCL基板(Copper Clad Laminate基板：覆铜箔层压板)、PCB(Printed CircuitBoard：印刷电路板)基板、光掩模基板、显示器面板等四边形的基板的表面平坦化时的平坦度的要求。另外，还提高了将PCB基板等配置有电子器件的封装基板的表面平坦化的要求。
化学机械研磨装置等基板处理装置包括用于保持基板的顶环。例如正如专利文献1所记载的那样，顶环包括旋转轴、与旋转轴连结的凸缘部、嵌合于凸缘部的多孔质的吸附板、以及粘贴于吸附板的上表面的遮蔽板。该顶环构成为，通过真空吸引经由吸附板的微细孔来吸附基板，并且通过对遮蔽板施加压力而将基板按压于研磨垫。
另外，化学机械研磨装置等基板处理装置包括用于保持基板的顶环。例如正如专利文献1所记载的那样，顶环包括旋转轴、与旋转轴连结的凸缘、嵌合于形成在凸缘的下表面中央的开口的多孔质的吸附板、以及粘贴于吸附板的上表面的遮蔽板。该顶环构成为，通过真空吸引经由吸附板的微细孔来吸附基板，并且通过对遮蔽板施加压力而将基板按压于研磨垫。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3668529号公报
在专利文献1所记载的技术中，关于能够将基板均匀地按压于研磨垫且实现紧凑的顶环，存在改善的余地。
即，基板处理装置有时因各部件的制造公差而引起顶环或粘贴有研磨垫的平台发生倾斜。对此，专利文献1所记载的顶环在凸缘的开口嵌合有吸附板。因此，在顶环或平台发生了倾斜的情况下，顶环所保持的基板的被研磨面与研磨垫的研磨面不能平行地接触，其结果是，有可能无法将基板均匀地按压于研磨垫。
关于这一点，考虑不是将吸附板嵌合于凸缘的开口而是将形成开口的凸缘的框状部件与吸附板经由弹性膜连接。由此可认为，即使顶环或平台发生了倾斜，通过弹性膜的弹性来使吸附板仿形于研磨垫的研磨面，也能够将基板均匀地按压于研磨垫。
然而，若要将用于从吸附板进行真空吸引的吸引路穿过顶环的框状部件进行拉绕，则由于框状部件的空间的制约而顶环的平面尺寸变大，有可能妨碍顶环的紧凑化。
发明内容
因此，本申请的一个目的在于提供一种能够将基板均匀地按压于研磨垫的顶环及基板处理装置。
根据一实施方式，公开了一种顶环，用于保持基板，该顶环包括：基座部件，该基座部件与旋转轴连结；弹性膜，该弹性膜安装于所述基座部件，并在该弹性膜与所述基座部件之间形成用于对基板进行加压的加压室；以及基板吸附部件，该基板吸附部件保持于所述弹性膜，并包括多孔质部件，该多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面和与减压单元连通的减压部。
根据一实施方式，公开了一种顶环，用于保持基板，该顶环包括：基座部件，该基座部件与旋转轴连结；基板吸附部件，该基板吸附部件包括多孔质部件、遮蔽部件以及框部件，所述多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面和与减压单元连通的减压部，所述遮蔽部件构成为遮蔽所述多孔质部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面和侧面，所述框部件以包围所述基座部件的至少一部分的周围的方式设置于所述遮蔽部件；以及弹性部件，该弹性部件连接所述基座部件的被所述框部件包围的至少一部分和所述框部件。
附图说明
图1是表示基于一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。
图2是概略性地表示基于一实施方式的研磨单元的结构的立体图。
图3是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。
图4是表示沿图3的5-5线截面的图。
图5是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。
图6是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的立体图。
图7是表示基板吸附部件的变形例的图。
图8是表示基板吸附部件的变形例的图。
图9是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。
图10是概略性地表示一实施方式的顶环的一部分的剖视图。
图11是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。
图12是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。
图13是表示基于一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。
图14是概略性地表示基于一实施方式的研磨单元的结构的立体图。
图15是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。
图16是概略性地表示一实施方式的顶环的剖面立体图。
图17是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。
图18是将一实施方式的顶环的一部分放大而概略性地表示的剖视图。
图19是概略性地表示一实施方式的基板的图案区域和非图案区域的俯视图、以及概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。
图20是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的立体图。
图21是将图20中的AA区域放大后的图。
符号说明
18顶环轴(旋转轴)
31减压单元(真空源)
300研磨单元
301基座部件
302顶环
303凸缘
304间隔件
305上部引导部件
305a、306a限制面
306下部引导部件
320、402、420弹性膜
322加压室
330基板吸附部件
332遮蔽部件
334多孔质部件
334a基板吸附面
334b减压部
352研磨垫
430基板保持部件
431弹性板状部件
431a基板保持面
1000基板处理装置
2-18顶环轴(旋转轴)
2-31减压单元(真空源)
2-301基座部件
2-302顶环
2-303凸缘
2-305上部引导部件
2-305a引导部件突起
2-306下部引导部件
2-309垫
2-312吸引路
2-314吸引端口
2-320弹性膜
2-330基板吸附部件
2-332遮蔽部件
2-332-1下部遮蔽部件
2-332-2上部遮蔽部件
2-334多孔质部件
2-334a基板吸附面
2-334b减压部
2-334c与基板吸附面334a相反的一侧的面
2-334d侧面
2-336吸引孔
2-340弹性部件
2-340a内侧端部
2-340b外侧端部
2-342上部框部件
2-342a框部件突起
2-343下部框部件
2-344框部件
2-345带
2-346止动件
2-1000基板处理装置
WF基板
具体实施方式
以下，与附图一同对本发明所涉及的顶环以及具备顶环的基板处理装置的实施方式进行说明。在附图中，对相同或者类似的要素标注相同或者类似的参照符号，有时在各实施方式的说明中省略关于相同或者类似的要素的重复的说明。另外，各实施方式所示的特征只要不相互矛盾就可以应用于其他的实施方式。
图1是表示基于一实施方式的基板处理装置1000的整体结构的俯视图。图1所示的基板处理装置1000具有装载单元100、输送单元200、研磨单元300、干燥单元500以及卸载单元600。在图示的实施方式中，输送单元200具有两个输送单元200A、200B，研磨单元300具有两个研磨单元300A、300B。在一实施方式中，能够独立地形成这些各单元。通过独立地形成这些单元，可以通过将各单元的数量任意地组合而简易地形成不同结构的基板处理装置1000。另外，基板处理装置1000具备控制装置900，基板处理装置1000的各构成要素由控制装置900控制。在一实施方式中，控制装置900能够由具备输入输出装置、运算装置、存储装置等的一般的计算机构成。
＜装载单元＞
装载单元100是用于将进行研磨和清洗等处理之前的基板WF导入基板处理装置1000内的单元。在一实施方式中，装载单元100构成为依据SMEMA(Surface MountEquipment Manufacturers Association：表面贴装设备制造商协会)的机械装置接口标准(IPC-SMEMA-9851)。
在图示的实施方式中，装载单元100的输送机构具有多个输送辊202和安装输送辊202的多个辊轴204。在图1所示的实施方式中，在各辊轴204安装有三个输送辊202。基板WF配置在搬送辊202上，通过输送辊202旋转来输送基板WF。辊轴204上的输送辊202的安装位置只要是能够稳定地输送基板WF的位置即可，能够设为任意位置。但是，输送辊202与基板WF接触，因此，应该配置成输送辊202与即使接触到作为处理对象的基板WF也没有问题的区域接触。在一实施方式中，装载单元100的输送辊202能够由导电性聚合物构成。在一实施方式中，输送辊202经由辊轴204等电接地。这是为了防止基板WF带电而损伤基板WF。另外，在一实施方式中，也可以为了防止基板WF带电而在装载单元100设置离子发生器(未图示)。
＜输送单元＞
图1所示的基板处理装置1000具备两个输送单元200A、200B。两个输送单元200A、200B能够设为相同的结构，因此在以下一并作为输送单元200进行说明。
图示的输送单元200具备用于输送基板WF的多个输送辊202。通过使输送辊202旋转，能够将输送辊202上的基板WF向规定的方向输送。输送单元200的输送辊202可以由导电性聚合物形成，也可以由不具有导电性的聚合物形成。输送辊202由未图示的电动机驱动。基板WF由输送辊202输送至基板交接位置。
在一实施方式中，输送单元200具有清洗喷嘴284。清洗喷嘴284与未图示的清洗液的供给源连接。清洗喷嘴284构成为向由输送辊202输送的基板WF供给清洗液。
＜研磨单元＞
图2是概略性地表示基于一实施方式的研磨单元300的结构的立体图。图1所示的基板处理装置1000具备两个研磨单元300A、300B。两个研磨单元300A、300B能够设为相同的结构，因此以下一并作为研磨单元300进行说明。
如图2所示，研磨单元300具备研磨台350和顶环302，该顶环302构成保持作为研磨对象物的基板并将该基板按压在研磨台350上的研磨面上的研磨头。研磨台350经由工作台轴351而与配置在其下方的研磨台旋转电动机(未图示)连结，能够绕工作台轴351旋转。在研磨台350的上表面粘贴有研磨垫352，研磨垫352的表面352a构成研磨基板的研磨面。在一实施方式中，研磨垫352也可以经由用于使从研磨台350剥离变容易的层进行粘贴。这样的层例如存在硅酮层、氟类树脂层等，也可以使用例如日本特开2014－176950号公报等所记载的层。
在研磨台350的上方设置有研磨液供给喷嘴354，通过该研磨液供给喷嘴354而将研磨液供给至研磨台350上的研磨垫352上。另外，如图2所示，在研磨台350和工作台轴351设置有用于供给研磨液的通路353。通路353与研磨台350的表面的开口部355连通。在与研磨台350的开口部355对应的位置，研磨垫352形成有贯通孔357，通过通路353的研磨液从研磨台350的开口部355和研磨垫352的贯通孔357供给至研磨垫352的表面。此外，研磨台350的开口部355和研磨垫352的贯通孔357可以是一个也可以是多个。另外，研磨台350的开口部355和研磨垫352的贯通孔357的位置是任意的，但在一实施方式中，配置在研磨台350的中心附近。
虽然在图2中未示出，但在一实施方式中，研磨单元300具备用于朝向研磨垫352喷射液体或液体与气体的混合流体的喷雾器358(参照图1)。从喷雾器358喷射的液体例如为纯水，气体例如为氮气。
顶环302与顶环轴18连接，该顶环轴18通过上下移动机构319相对于摆动臂360上下移动。通过该顶环轴18的上下移动，使顶环302的整体相对于摆动臂360上下移动并定位。顶环轴18通过未图示的顶环旋转电动机的驱动而旋转。通过顶环轴18的旋转，顶环302以顶环轴18为中心进行旋转。此外，在顶环轴18的上端安装有旋转接头323。
此外，作为能够在市场得到的研磨垫存在各种结构，例如存在Nitta Haas株式会社制的SUBA800(“SUBA”为注册商标)、IC-1000、IC-1000/SUBA400(双层布)、日本富士美株式会社制的Surfin xxx-5、Surfin 000等(“Surfin”为注册商标)。SUBA800、Surfin xxx-5、Surfin 000为利用聚氨酯树脂来固化纤维的无纺布，IC-1000为硬质的发泡聚氨酯(单层)。发泡聚氨酯为多孔(多孔质状)，在其表面具有大量微细的凹陷或孔。
顶环302能够在其下表面保持四边形的基板。摆动臂360构成为能够以支轴362为中心回旋。顶环302能够通过摆动臂360的回旋而在上述的输送单元200的基板交接位置与研磨台350的上方之间移动。通过使顶环轴18下降，能够使顶环302下降而将基板按压于研磨垫352的表面(研磨面)352a。此时，使顶环302和研磨台350分别旋转，从设置在研磨台350的上方的研磨液供给喷嘴354和/或从设置于研磨台350的开口部355向研磨垫352上供给研磨液。这样，能够将基板WF按压于研磨垫352的研磨面352a而对基板的表面进行研磨。也可以在基板WF的研磨中以顶环302通过研磨垫352的中心的方式(以覆盖研磨垫352的贯通孔357的方式)使臂360固定或摆动。
使顶环轴18和顶环302上下移动的上下移动机构319具备：经由轴承321而将顶环轴18支承为能够旋转的架桥28、安装于架桥28的滚珠丝杠32、由支柱130支承的支承台29以及设置在支承台29上的AC伺服电动机38。支承伺服电动机38的支承台29经由支柱130固定于摆动臂360。
滚珠丝杠32具备与伺服电动机38连结的丝杠轴32a和与该丝杠轴32a螺合的螺母32b。顶环轴18与架桥28一体地上下移动。因此，若对伺服电动机38进行驱动，则架桥28经由滚珠丝杠32而上下移动，由此顶环轴18和顶环302上下移动。研磨单元300具备作为位置检测部的测距传感器70，该测距传感器70对直到架桥28的下表面为止的距离、即架桥28的位置进行检测。通过利用该测距传感器70对架桥28的位置进行检测，从而能够对顶环302的位置进行检测。测距传感器70与滚珠丝杠32、伺服电动机38一起构成上下移动机构319。此外，测距传感器70也可以是激光式传感器、超声波传感器、涡电流式传感器、或线性标尺式传感器。另外，以测距传感器70、伺服电动机38为代表的研磨单元内的各设备构成为由控制装置900控制。
基于一实施方式的研磨单元300具备对研磨垫352的研磨面352a进行修整的修整单元356。该修整单元356具备：与研磨面352a滑动接触的修整器50、连结有修整器50的修整器轴51、设置在修整器轴51的上端的气缸53，以及将修整器轴51支承为旋转自如的摆动臂55。修整器50的下部由修整部件50a构成，在该修整部件50a的下表面附着有针状的金刚石粒子。气缸53配置在由支柱56支承的支承台57上，这些支柱56固定于摆动臂55。
摆动臂55构成为被未图示的电动机驱动而以支轴58为中心回旋。修整器轴51通过未图示的电动机的驱动而旋转，通过该修整器轴51的旋转，修整器50绕修整器轴51旋转。气缸53经由修整器轴51而使修整器50上下移动，将修整器50以规定的按压力按压于研磨垫352的研磨面352a。
研磨垫352的研磨面352a的修整如下这样进行。修整器50被气缸53按压在研磨面352a上，与此同时，从未图示的纯水供给喷嘴将纯水供给至研磨面352a。在该状态下，修整器50绕修整器轴51旋转，使修整部件50a的下表面(金刚石粒子)与研磨面352a滑动接触。这样，研磨垫352被修整器50削去，研磨面352a被修整。
＜干燥单元＞
干燥单元500是用于使基板WF干燥的装置。在图1所示的基板处理装置1000中，干燥单元500使在被研磨单元300研磨之后由输送单元200的清洗部清洗后的基板WF干燥。如图1所示，干燥单元500配置在输送单元200的下游。
干燥单元500具有用于朝向在输送辊202上输送的基板WF喷射气体的喷嘴530。气体可以设为例如被压缩后的空气或氮气。通过利用干燥单元500吹飞被输送的基板WF上的水滴，能够使基板WF干燥。
＜卸载单元＞
卸载单元600是用于将进行了研磨和清洗等处理之后的基板WF搬出到基板处理装置1000外的单元。在图1所示的基板处理装置1000中，卸载单元600接受由干燥单元500干燥后的基板。如图1所示，卸载单元600配置在干燥单元500的下游。
在一实施方式中，卸载单元600构成为依据SMEMA(Surface Mount EquipmentManufacturers Association：表面贴装设备制造商协会)的机械装置接口标准(IPC-SMEMA-9851)。
＜顶环＞
接着，对基于一实施方式的研磨单元300中的顶环302进行说明。图3是概略性地表示一实施方式的顶环302的剖视图。如图3所示，顶环302包括与顶环轴(旋转轴)18连结的基座部件301。具体而言，基座部件301构成为包括：与顶环轴(旋转轴)18连结的凸缘303、安装在凸缘303的下表面的间隔件304、安装在间隔件304的下表面的周缘部的框状的上部引导部件305，以及安装在上部引导部件305的下表面的框状的下部引导部件306。凸缘303、间隔件304和上部引导部件305通过螺栓307固定。上部引导部件305和下部引导部件306通过螺栓308固定。
顶环302包括安装于基座部件301的弹性膜320和保持于弹性膜320的基板吸附部件330。下部引导部件306配置为包围基板吸附部件330的周围。在弹性膜320与基座部件301之间形成用于对基板WF进行加压的加压室322。间隔件304和上部引导部件305经由密封材料309连结，由此，保持加压室322的气密性。弹性膜320可以由硅橡胶、EPDM(三元乙丙橡胶)、FKM(氟橡胶)等橡胶材料形成，但不限于此。弹性膜320能够由具有如下强度和弹性的材料形成，即该强度能够承受在输送基板WF时因基板吸附部件330和基板WF的重量而施加于弹性膜320的载荷并且在基板吸附部件330的移动由后述的止动部件310和下部引导部件306限制的范围内不会破损，该弹性能够使基板吸附部件330相对于基座部件301的角度具有自由度。
图4是表示沿图3的5-5线的截面的图。图5是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。图6是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的立体图。如图3-6所示，基板吸附部件330包括多孔质部件334和遮蔽部件332。多孔质部件334只要是能够通过使用了减压单元(真空源)31的抽真空而对基板WF进行真空吸附的部件即可，例如能够由树脂多孔材料构成。多孔质部件334在本实施方式中形成为板状，具有用于吸附基板WF的基板吸附面334a和与减压单元(真空源)31连通的减压部334b。
遮蔽部件332只要是能够遮蔽气体的流动的气密的部件即可，例如能够由比较软质的PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)等树脂板形成。在本实施方式中，遮蔽部件332形成为遮蔽多孔质部件334的与基板吸附面334a相反的一侧的面334c和侧面334d。但是，遮蔽部件332只要形成为至少遮蔽多孔质部件334的与基板吸附面334a相反的一侧的面334c即可。通过设置遮蔽部件332，在利用减压单元(真空源)31对多孔质部件334进行了抽真空的情况下，能够在基板吸附面334a高效地形成负压。由此，能够将基板WF可靠地吸附于基板吸附部件330，因此能够防止在研磨中基板WF向外侧飞出(滑出)。图7和图8是表示基板吸附部件330的变形例的图。如图7所示，基板吸附部件330可以包括：多孔质部件334；遮蔽部件332，该遮蔽部件构成为遮蔽多孔质部件334的与基板吸附面334a相反的一侧的面334c；以及密封材料333，该密封材料构成为遮蔽多孔质部件334的侧面334d。密封材料333也可以是耐药品性粘接剂等，能够填埋侧面334d的空隙而进行密封。根据该结构，在利用减压单元(真空源)31对多孔质部件334进行了抽真空的情况下，能够在基板吸附面334a高效地形成负压，因此能够将基板WF可靠地吸附于基板吸附部件330。另外，如图8所示，基板吸附部件330可以包括：多孔质部件334；遮蔽部件332，该遮蔽部件构成为遮蔽多孔质部件334的与基板吸附面334a相反的一侧的面334c；以及密封材料333，该密封材料构成为遮蔽多孔质部件334的侧面334d和基板吸附面334a的周缘部。根据该结构，能够减轻在利用减压单元(真空源)31对多孔质部件334进行了抽真空时的大气短路现象，因此能够提高基板WF对基板吸附部件330的吸附力。此外，在本实施方式中，示出了在基板吸附部件330中包含遮蔽部件332的例子，但也可以仅由多孔质部件334形成基板吸附部件330。在该情况下，多孔质部件334的基板吸附面334a以及除孔336以外的面优选与图7和图8中的多孔质部件334的侧面334d同样地进行密封处置。
遮蔽部件332包括以使多孔质部件334露出的方式形成的孔336。多孔质部件334的减压部334b设置在形成有孔336的位置。另外，在遮蔽部件332的端部，沿周向形成有多个孔338。在形成有孔338的部位安装有后述的止动部件310。
弹性膜320包括：中央部324，该中央部覆盖基板吸附部件330的与基板吸附面334a相反的一侧的面332c；以及端部326，该端部从中央部324向基板吸附部件330的外侧伸出。端部326被夹持在上部引导部件305与下部引导部件306之间。弹性膜320的端部326在整个周向上被固定于上部引导部件305与下部引导部件306之间。由此，在间隔件304、上部引导部件305和弹性膜320之间形成加压室322。加压室322与压力调整部30连通。压力调整部30具有对向加压室322供给的压力流体的压力进行调整的压力调整功能。根据本实施方式，通过使用减压单元31来使多孔质部件334成为负压而能够将基板WF吸附于基板吸附面334a，并且通过利用压力调整部30来对加压室322进行加压而能够将基板WF按压于研磨垫352。
另外，顶环302包括用于限制基板吸附部件330的上下方向的移动的多个止动部件310。止动部件310是在基板吸附部件330的端部隔着弹性膜320与基板吸附部件330连结的板状的部件。止动部件310通过将螺栓312拧入遮蔽部件332的孔338而与基板吸附部件330连结。止动部件310具有与基板吸附部件330相比向外侧伸出的凸缘部311。
另一方面，上部引导部件305和下部引导部件306具有与止动部件310的凸缘部311抵接而限制止动部件310的上下方向的移动的限制面305a、306a。在基板吸附部件330向上方发生了移动时，凸缘部311与限制面305a接触而限制基板吸附部件330的向上方的移动。另一方面，在基板吸附部件330向下方发生了移动时，凸缘部311与限制面306a接触而限制基板吸附部件330的向下方的移动。由此，能够将基板吸附部件330的上下方向的移动范围限制在所希望的范围内。
根据本实施方式，即使在因构成基板处理装置1000的各部件的制造公差等而引起顶环302或粘贴有研磨垫352的研磨台350等发生倾斜的情况下，也能够将基板WF均匀地按压于研磨垫352。即，根据本实施方式，基板吸附部件330不是固定于基座部件301而是由弹性膜320保持。因此，即使顶环302或研磨台350发生倾斜而使基板WF与研磨垫352不均匀接触，也能够通过弹性膜320的弹性使基板吸附部件330仿形于研磨垫352的研磨面，其结果是，能够使基板WF与研磨垫352平行地接触。因此，根据本实施方式，能够将基板WF均匀地按压于研磨垫352。
另外，在本实施方式中，在基板吸附部件330的周围配置有下部引导部件306。因此，根据本实施方式，能够利用下部引导部件306来支承在基板WF的研磨中沿横向施加于基板吸附部件330的力。另外，根据本实施方式，能够利用基板吸附部件330吸附基板WF，因此无需设置用于防止在研磨中基板WF向外侧飞出(滑出)的挡护部件就能够防止基板WF的滑出。特别是，随着近年来基板WF的薄型化，即使在设置有挡护部件的情况下，基板WF也有可能在研磨中滑出。另外，在基板WF的形状为方形的情况下，在研磨中基板WF的角部与挡护部件接触，基板WF或顶环也有可能产生破损。与此相对比，根据本实施方式，能够一边利用基板吸附部件330对基板WF进行真空吸附一边将基板WF按压于研磨垫352，因此能够防止研磨中的基板WF滑出，并且能够防止研磨中基板WF或顶环破损。
接着，对本实施方式的顶环302的变形例进行说明。图9是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。如图9所示，基板吸附部件330可以具有多个减压部334b。具体而言，基板吸附部件330包括多个多孔质部件334和遮蔽部件332，该遮蔽部件332构成为遮蔽多个多孔质部件334各自的与基板吸附面334a相反的一侧的面334c。遮蔽部件332包括以使多个多孔质部件334分别露出的方式形成的多个孔336。减压部334b分别设置在形成有多个孔336的位置。
通过像这样在基板吸附部件330设置多个减压部334b，能够利用减压单元(真空源)31对基板吸附部件330的整体进行减压。其结果是，即使是大型的基板WF，也能够将基板WF牢固地吸附于基板吸附部件330，因此能够防止在研磨中基板WF从顶环302滑出。在本实施方式中，示出了对多个多孔质部件334分别设置一个减压部334b以及一个孔336的例子，但并不限定于此。例如，在如图3所示具有一个多孔质部件334的基板吸附部件330中，可以通过在遮蔽部件332形成多个孔336来对一个多孔质部件334设置多个减压部334b。根据该结构，即使在基板WF较大且多孔质部件334较大的情况下，也能够将基板WF均匀地吸附于基板吸附部件330。
接着，对本实施方式的顶环302的变形例进行说明。图10是概略性地表示一实施方式的顶环302的一部分的剖视图。如图10所示，本实施方式的顶环302在上部引导部件305与下部引导部件306之间沿上下方向设置有框状的第一弹性膜间隔件314和框状的第二弹性膜间隔件316。另外，在上部引导部件305的中央部的下表面安装有框状或环状的弹性膜保持件318。第一弹性膜间隔件314、第二弹性膜间隔件316以及弹性膜保持件318能够视为构成基座部件301的部件。
另一方面，弹性膜320包括多张弹性膜320-1、320-2、320-3、320-4。弹性膜320-1、320-2、320-3、320-4分别包括：中央部，该中央部与基板吸附部件330的与基板吸附面334a相反的一侧的面332c连接；以及端部，该端部从中央部延伸并固定于基座部件301的不同位置。
具体而言，弹性膜320-1的中央部320-1a与基板吸附部件330的与基板吸附面334a相反的一侧的面332c连接，弹性膜320-1的端部320-1b被夹持在第二弹性膜间隔件316与下部引导部件306之间。弹性膜320-2的中央部320-2a与弹性膜320-1的中央部320-1a连接，弹性膜320-2的端部320-2b被夹持在第一弹性膜间隔件314与第二弹性膜间隔件316之间。弹性膜320-3的中央部320-3a与弹性膜320-1的中央部320-1a连接，弹性膜320-3的端部320-3b被夹持在上部引导部件305与第一弹性膜间隔件314之间。弹性膜320-4的中央部320-4a与弹性膜320-1的中央部320-1a连接，弹性膜320-4的端部320-4b被夹持在上部引导部件305与弹性膜保持件318之间。
通过这样的多个弹性膜320-1、320-2、320-3、320-4的构造，在基座部件301与多张弹性膜320-1、320-2、320-3、320-4之间形成有用于对基板WF进行加压的多个加压室322a、322b、322c、322d。
根据本实施方式，通过形成同心状的多个加压室322a、322b、322c、322d，能够针对每个区域控制基板WF对研磨垫352的按压力。另外，根据本实施方式，基板吸附部件330具有一定程度(能够将各加压室的压力差反映于基板按压压力差的程度)的弹性，因此，通过对各加压室施加不同的压力，能够进行轮廓控制。
图11是概略性地表示一实施方式的顶环302的剖视图。如图11所示，本实施方式的顶环302包括与顶环轴(旋转轴)18连结的基座部件301。具体而言，基座部件301构成为包括：凸缘303，该凸缘与顶环轴(旋转轴)18连结；间隔件304，该间隔件安装于凸缘303的下表面；上部引导部件305，该上部引导部件包括安装于间隔件304的下表面的板状部件305a和设置于板状部件305a的下表面的周缘部的框状部件305b；以及下部引导部件306，该下部引导部件安装于框状部件305b的下表面，并呈框状。
另外，顶环302包括安装于基座部件301的弹性膜402。弹性膜402包括设置于由上部引导部件305形成的空间的基底膜402a和在基底膜402a上形成为同心状的多个隔壁402b。多个隔壁402b的上端部固定于板状部件305a。由此，在弹性膜402与基座部件301之间形成有用于对基板WF进行加压的同心状的多个加压室434、436、438。通过形成加压室434、436、438，能够针对每个区域控制基板WF对研磨垫352的按压力。
顶环302包括由弹性膜402保持的基板保持部件430。基板保持部件430能够粘贴在基底膜402a的下表面。基板保持部件430包括用于保持基板WF的基板保持面431a被进行了镜面加工的弹性板状部件431。弹性板状部件431例如能够由硅橡胶、EPDM(三元乙丙橡胶)、FKM(氟橡胶)等橡胶材料形成。基板保持面431a被镜面加工成能够保持基板WF。在此，进行了镜面加工的面是指算术平均粗糙度Ra为5μm以下的面。在一例中，基板保持部件430能够使用构成为基板保持面431a的算术平均粗糙度Ra为5μm以下的模具来成形。此外，弹性膜402和基板保持部件430也可以用相同的材料一体成形。在该情况下，不需要弹性膜402与基板保持部件430的粘贴。
根据本实施方式，通过对基板保持部件430的基板保持面431a进行镜面加工，能够提高基板WF与基板保持面431a之间的摩擦力而将基板WF保持于基板保持面431a。其结果是，根据本实施方式，无需使用用于对基板WF的周围进行保护的挡护部件，就能够防止在研磨中基板WF滑出。
另外，在本实施方式中，在基板保持部件430的周围配置有下部引导部件306。因此，根据本实施方式，能够利用下部引导部件306来支承在基板WF的研磨中沿横向施加于基板保持部件430的力。
在基板保持部件430形成有贯通基板保持面431a和与基板保持面431a相反的一侧的面的多个孔432。通过形成孔432，在将基板WF在输送单元200与研磨单元300之间输送时将加压室436切换为负压，由此能够将基板WF卡在基板保持部件430上。另外，在对基板WF进行研磨并输送到输送单元200之后，通过从孔432例如施加空气压力，能够容易地将保持于基板保持部件430的基板WF卸下。
图12是概略性地表示一实施方式的顶环302的剖视图。图12所示的顶环302与图11所示的顶环302相比，弹性膜的构造不同，其他构造相同。因此，仅说明与图11所示的顶环302不同的构造。
如图12所示，本实施方式的顶环302在上部引导部件305与下部引导部件306之间沿上下方向设置有框状的第一弹性膜间隔件314和框状的第二弹性膜间隔件316。另外，在上部引导部件305的中央部的下表面安装有框状或环状的弹性膜保持件318。第一弹性膜间隔件314、第二弹性膜间隔件316以及弹性膜保持件318能够视为构成基座部件301的部件。
弹性膜420包括多张弹性膜420-1、420-2、420-3、420-4。弹性膜420-1、420-2、420-3、420-4包括：中央部，该中央部与基板保持部件430的与基板保持面431a相反的一侧的面431b连接；以及端部，该端部固定在基座部件301的不同位置。
具体而言，弹性膜420-1的中央部420-1a与基板保持部件430的与基板保持面431a相反的一侧的面431b连接，弹性膜420-1的端部420-1b被夹持在第二弹性膜间隔件316与下部引导部件306之间。弹性膜420-2的中央部420-2a与弹性膜420-1的中央部420-1a连接，弹性膜420-2的端部420-2b被夹持在第一弹性膜间隔件314与第二弹性膜间隔件316之间。弹性膜420-3的中央部420-3a与弹性膜420-2的中央部420-2a连接，弹性膜420-3的端部420-3b被夹持在上部引导部件305与第一弹性膜间隔件314之间。弹性膜420-4的中央部420-4a与弹性膜420-3的中央部420-3a连接，弹性膜420-4的端部420-4b被夹持在上部引导部件305与弹性膜保持件318之间。此外，弹性膜420-1和基板保持部件430能够用相同的材料一体成形。在该情况下，不需要弹性膜420-1与基板保持部件430的连接。
通过这样的多个弹性膜420-1、420-2、420-3、420-4的构造，在基座部件301与多张弹性膜420-1、420-2、420-3、420-4之间形成有用于对基板WF进行加压的多个加压室434、436、438、440。
根据本实施方式，通过形成同心状的多个加压室434、436、438、440，能够针对每个区域控制基板WF对研磨垫352的按压力。另外，根据本实施方式，弹性板状部件431虽然具有厚度，但具有一定程度(能够将各加压室的压力差反映于基板按压压力差的程度)的弹性，因此，通过对各加压室施加不同的压力，能够进行轮廓控制。
图13是表示基于一实施方式的基板处理装置2-1000的整体结构的俯视图。图13所示的基板处理装置2-1000具有装载单元2-100、输送单元2-200、研磨单元2-300、干燥单元2-500以及卸载单元2-600。在图示的实施方式中，输送单元2-200具有两个输送单元2-200A、2-200B，研磨单元2-300具有两个研磨单元2-300A、2-300B。在一实施方式中，能够独立地形成这些各单元。通过独立地形成这些单元，可以通过将各单元的数量任意地组合而简易地形成不同结构的基板处理装置2-1000。另外，基板处理装置2-1000具备控制装置2-900，基板处理装置2-1000的各构成要素由控制装置2-900控制。在一实施方式中，控制装置2-900能够由具备输入输出装置、运算装置、存储装置等的一般的计算机构成。
＜装载单元＞
装载单元2-100是用于将进行研磨和清洗等处理之前的基板WF导入基板处理装置2-1000内的单元。在一实施方式中，装载单元2-100构成为依据SMEMA(Surface MountEquipment Manufacturers Association：表面贴装设备制造商协会)的机械装置接口标准(IPC-SMEMA-9851)。
在图示的实施方式中，装载单元2-100的输送机构具有多个输送辊2-202和安装输送辊2-202的多个辊轴2-204。在图13所示的实施方式中，在各辊轴2-204安装有三个输送辊2-202。基板WF配置在输送辊2-202上，通过输送辊2-202旋转来输送基板WF。辊轴2-204上的输送辊2-202的安装位置只要是能够稳定地输送基板WF的位置即可，能够设为任意位置。但是，输送辊2-202与基板WF接触，因此，应该配置成输送辊2-202与即使接触到作为处理对象的基板WF也没有问题的区域接触。在一实施方式中，装载单元2-100的输送辊2-202能够由导电性聚合物构成。在一实施方式中，输送辊2-202经由辊轴2-204等电接地。这是为了防止基板WF带电而损伤基板WF。另外，在一实施方式中，也可以为了防止基板WF带电而在装载单元2-100设置离子发生器(未图示)。
＜输送单元＞
图13所示的基板处理装置2-1000具备两个输送单元2-200A、2-200B。两个输送单元2-200A、2-200B能够设为相同的结构，因此在以下一并作为输送单元2-200进行说明。
图示的输送单元2-200具备用于输送基板WF的多个输送辊2-202。通过使输送辊2-202旋转，能够将输送辊2-202上的基板WF向规定的方向输送。输送单元2-200的输送辊2-202可以由导电性聚合物形成，也可以由不具有导电性的聚合物形成。输送辊2-202由未图示的电动机驱动。基板WF由输送辊2-202输送至基板交接位置。
在一实施方式中，输送单元2-200具有清洗喷嘴2-284。清洗喷嘴2-284与未图示的清洗液的供给源连接。清洗喷嘴2-284构成为向由输送辊2-202输送的基板WF供给清洗液。
＜研磨单元＞
图14是概略性地表示基于一实施方式的研磨单元2-300的结构的立体图。图13所示的基板处理装置2-1000具备两个研磨单元2-300A、2-300B。两个研磨单元2-300A、2-300B能够设为相同的结构，因此以下一并作为研磨单元2-300进行说明。
如图14所示，研磨单元2-300具备研磨台2-350和顶环2-302，该顶环构成保持作为研磨对象物的基板并将该基板按压在研磨台2-350上的研磨面上的研磨头。研磨台2-350经由工作台轴2-351而与配置在其下方的研磨台旋转电动机(未图示)连结，能够绕工作台轴2-351旋转。在研磨台2-350的上表面粘贴有研磨垫2-352，研磨垫2-352的表面2-352a构成研磨基板的研磨面。在一实施方式中，研磨垫2-352也可以经由用于使从研磨台2-350剥离变容易的层进行粘贴。这样的层例如存在硅酮层、氟类树脂层等，也可以使用例如日本特开2014－176950号公报等所记载的层。
在研磨台2-350的上方设置有研磨液供给喷嘴2-354，通过该研磨液供给喷嘴2-354而将研磨液供给至研磨台2-350上的研磨垫2-352上。另外，如图14所示，在研磨台2-350和工作台轴2-351设置有用于供给研磨液的通路2-353。通路2-353与研磨台2-350的表面的开口部2-355连通。在与研磨台2-350的开口部2-355对应的位置，研磨垫2-352形成有贯通孔2-357，通过通路2-353的研磨液从研磨台2-350的开口部2-355和研磨垫2-352的贯通孔2-357供给至研磨垫2-352的表面。此外，研磨台2-350的开口部2-355和研磨垫2-352的贯通孔2-357可以是一个也可以是多个。另外，研磨台2-350的开口部2-355和研磨垫2-352的贯通孔2-357的位置是任意的，但在一实施方式中，配置在研磨台2-350的中心附近。
虽然在图14中未示出，但在一实施方式中，研磨单元2-300具备用于朝向研磨垫2-352喷射液体或液体与气体的混合流体的喷雾器2-358(参照图13)。从喷雾器2-358喷射的液体例如为纯水，气体例如为氮气。
顶环2-302与顶环轴2-18连接，该顶环轴2-18通过上下移动机构2-319相对于摆动臂2-360上下移动。通过该顶环轴2-18的上下移动，使顶环2-302的整体相对于摆动臂2-360上下移动并定位。顶环轴2-18通过未图示的顶环旋转电动机的驱动而旋转。通过顶环轴2-18的旋转，顶环2-302以顶环轴2-18为中心进行旋转。
顶环2-302能够在其下表面保持四边形的基板。摆动臂2-360构成为能够以支轴362为中心回旋。顶环2-302能够通过摆动臂2-360的回旋而在上述的输送单元2-200的基板交接位置与研磨台2-350的上方之间移动。通过使顶环轴2-18下降，能够使顶环2-302下降而将基板按压于研磨垫2-352的表面(研磨面)2-352a。此时，使顶环2-302和研磨台2-350分别旋转，从设置在研磨台2-350的上方的研磨液供给喷嘴2-354和/或从设置于研磨台2-350的开口部2-355向研磨垫2-352上供给研磨液。这样，能够将基板WF按压于研磨垫2-352的研磨面2-352a而对基板的表面进行研磨。也可以在基板WF的研磨中以顶环2-302通过研磨垫2-352的中心的方式(以覆盖研磨垫2-352的贯通孔2-357的方式)使臂2-360固定或摆动。
使顶环轴2-18和顶环2-302上下移动的上下移动机构2-319具备：经由轴承2-321而将顶环轴2-18支承为能够旋转的架桥2-28、安装于架桥2-28的滚珠丝杠2-32、由支柱2-130支承的支承台2-29以及设置在支承台2-29上的AC伺服电动机2-38。支承伺服电动机2-38的支承台2-29经由支柱2-130固定于摆动臂2-360。
滚珠丝杠2-32具备：与伺服电动机2-38连结的丝杠轴2-32a和与该丝杠轴2-32a螺合的螺母2-32b。顶环轴2-18与架桥2-28一体地上下移动。因此，若对伺服电动机2-38进行驱动，则架桥2-28经由滚珠丝杠2-32而上下移动，由此顶环轴2-18和顶环2-302上下移动。
基于一实施方式的研磨单元2-300具备对研磨垫2-352的研磨面2-352a进行修整的修整单元2-356。该修整单元2-356具备：与研磨面2-352a滑动接触的修整器2-50、连结有修整器2-50的修整器轴2-51、设置在修整器轴2-51的上端的气缸2-53，以及将修整器轴2-51支承为旋转自如的摆动臂2-55。修整器2-50的下部由修整部件2-50a构成，在该修整部件2-50a的下表面附着有针状的金刚石粒子。气缸2-53配置在由支柱2-56支承的支承台2-57上，这些支柱2-56固定于摆动臂2-55。
摆动臂55构成为被未图示的电动机驱动而以支轴2-58为中心回旋。修整器轴2-51通过未图示的电动机的驱动而旋转，通过该修整器轴2-51的旋转，修整器2-50绕修整器轴2-51旋转。气缸2-53经由修整器轴2-51而使修整器2-50上下移动，将修整器2-50以规定的按压力按压于研磨垫2-352的研磨面2-352a。
研磨垫2-352的研磨面2-352a的修整如下这样进行。修整器2-50被气缸2-53按压在研磨面2-352a上，与此同时，从未图示的纯水供给喷嘴将纯水供给至研磨面2-352a。在该状态下，修整器2-50绕修整器轴2-51旋转，使修整部件2-50a的下表面(金刚石粒子)与研磨面2-352a滑动接触。这样，研磨垫2-352被修整器50削去，研磨面2-352a被修整。
＜干燥单元＞
干燥单元2-500是用于使基板WF干燥的装置。在图13所示的基板处理装置2-1000中，干燥单元2-500使在被研磨单元2-300研磨之后由输送单元2-200的清洗部清洗后的基板WF干燥。如图13所示，干燥单元2-500配置在输送单元2-200的下游。干燥单元2-500具有用于朝向在输送辊2-202上输送的基板WF喷射气体的喷嘴2-530。气体可以设为例如被压缩后的空气或氮气。通过利用干燥单元2-500吹飞被输送的基板WF上的水滴，能够使基板WF干燥。
＜卸载单元＞
卸载单元2-600是用于将进行了研磨和清洗等处理之后的基板WF搬出到基板处理装置2-1000外的单元。在图13所示的基板处理装置2-1000中，卸载单元2-600接受由干燥单元2-500干燥后的基板。如图13所示，卸载单元2-600配置在干燥单元2-500的下游。在一实施方式中，卸载单元2-600构成为依据SMEMA(Surface Mount Equipment ManufacturersAssociation：表面贴装设备制造商协会)的机械装置接口标准(IPC-SMEMA-9851)。
＜顶环＞
接着，对基于一实施方式的研磨单元2-300中的顶环2-302进行说明。图15是概略性地表示一实施方式的顶环2-302的剖视图。如图15所示，顶环2-302包括与顶环轴(旋转轴)2-18连结的基座部件2-301。具体而言，基座部件2-301包括：与顶环轴2-18连结的凸缘2-303、设置于凸缘2-303的下部的上部引导部件2-305，以及设置于上部引导部件2-305的下部的下部引导部件2-306。上部引导部件2-305具有比凸缘2-303的平面尺寸小的平面尺寸，从凸缘2-303的下表面向下方突出。下部引导部件2-306呈框状地设置在上部引导部件2-305的下表面的周缘部。此外，上部引导部件2-305或凸缘2-303的平面尺寸是指俯视上部引导部件2-305或凸缘2-303(从沿着顶环轴2-18的方向观察)时的上部引导部件2-305或凸缘2-303的大小。
另外，顶环2-302包括用于吸附被研磨面朝向下方的状态的基板WF的背面的基板吸附部件2-330。基板吸附部件2-330配置在基座部件2-301的下方。基板吸附部件2-330包括多孔质部件2-334。多孔质部件2-334只要是能够通过使用了减压单元(真空源)2-31的抽真空而对基板WF进行真空吸附的部件即可，能够由在例如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)或PVC(聚氯乙烯)等树脂中形成有大量细孔的树脂多孔材料构成。多孔质部件2-334在本实施方式中形成为板状，具有用于吸附基板WF的基板吸附面2-334a和与减压单元(真空源)2-31连通的减压部2-334b。
另外，基板吸附部件2-330包括遮蔽部件2-332。遮蔽部件2-332只要是能够遮蔽气体的流动的气密的部件即可，例如可以由比较软质的PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)或PVC(聚氯乙烯)等树脂板形成。在本实施方式中，遮蔽部件2-332形成为遮蔽多孔质部件2-334的与基板吸附面2-334a相反的一侧的面2-334c和侧面2-334d。遮蔽部件2-332包括以与多孔质部件2-334连通的方式形成的吸引孔2-336。减压部2-334b设置于形成有吸引孔2-336的位置。在本实施方式中，吸引孔2-336以与多孔质部件2-334的侧面2-334d连通的方式形成于遮蔽部件2-332，减压部2-334b设置于侧面2-334d。吸引孔2-336的一个端部与多孔质部件2-334的侧面2-334d连接，另一个端部经由吸引路2-312与减压单元2-31连接。
通过设置遮蔽部件2-332，在利用减压单元(真空源)2-31而对多孔质部件2-334进行了抽真空的情况下，能够在基板吸附面2-334a高效地形成负压。由此，能够将基板WF可靠地吸附于基板吸附部件2-330，因此无需在基板WF的周围设置挡护部件就能够防止在研磨中基板WF向外侧飞出(滑出)。特别是，随着近年来基板WF的薄型化，即使在设置有挡护部件的情况下，基板WF也有可能在研磨中滑出。另外，在基板WF的形状为方形的情况下，在研磨中基板WF的角部与挡护部件接触，基板WF或顶环也有可能产生破损。与此相对比，根据本实施方式，能够一边利用基板吸附部件2-330对基板WF进行真空吸附一边将基板WF按压于研磨垫2-352，因此能够防止研磨中的基板WF滑出，并且能够防止在研磨中基板WF或顶环破损。
而且，在本实施方式中，在多孔质部件2-334的侧面2-334d设置有减压部2-334b，因此能够使基板WF的研磨轮廓均匀。即，设置有减压部2-334b的部位由于被减压单元2-31抽真空而局部成为负压。在此，在减压部2-334b设置于多孔质部件2-334的与基板吸附面2-334a相反的一侧的面2-334c的情况下，由于该部位局部地成为负压，因此与其他部位相比对基板WF的按压力难以进行作用，其结果是，研磨轮廓有可能变得不均匀。与此相对比，在本实施方式中，在多孔质部件2-334的侧面2-334d设置有减压部2-334b，因此在多孔质部件2-334的与基板吸附面2-334a相反的一侧的面2-334c难以产生局部的负压，因此能够使基板WF的研磨轮廓均匀。
如图15所示，基板吸附部件2-330包括以包围基座部件2-301的至少一部分(具体而言，上部引导部件2-305和下部引导部件2-306)的周围的方式设置于遮蔽部件2-332的框部件2-344。框部件2-344包括呈框状地设置在遮蔽部件2-332的上表面的周缘部的下部框部件2-343和设置在下部框部件2-343上面的框状的上部框部件2-342。下部框部件2-343和遮蔽部件2-332经由密封材料2-341连结。此外，在本实施方式中，密封材料2-341形成为覆盖基板吸附部件2-330的上表面的膜状，但不限于此，也可以是仅具有用于对下部框部件2-343和遮蔽部件2-332进行密封的周缘部的框形状。
上部框部件2-342包括向基座部件2-301(具体而言为上部引导部件2-305)的方向突出的框部件突起2-342a。另外，上部引导部件2-305包括在与框部件突起2-342a不同的高度位置向上部框部件2-342的方向突出的引导部件突起2-305a。框部件突起2-342a和引导部件突起2-305a在俯视顶环2-302时在规定的区域相互重叠。因此，通过框部件突起2-342a与引导部件突起2-305a的接触，能够限制基板吸附部件2-330的高度方向的移动。
基板吸附部件2-330包括将基座部件2-301的被框部件2-344包围的至少一部分和框部件2-344连接的弹性部件2-340。具体而言，弹性部件2-340是具有被夹持在上部引导部件2-305与下部引导部件2-306之间的内侧端部2-340a和被夹持在下部框部件2-343与上部框部件2-342之间的外侧端部2-340b的框状的板部件。弹性部件2-340可以由硅橡胶、EPDM(三元乙丙橡胶)、FKM(氟橡胶)等橡胶材料形成，但不限于此。
如图15所示，顶环2-302包括弹性膜2-320，该弹性膜2-320构成为在基座部件2-301与基板吸附部件2-330之间形成用于对基板WF进行加压的多个加压室。具体而言，弹性膜2-320包括面积不同且层叠的多张弹性膜2-320-1、2-320-2、2-320-3。弹性膜2-320-1、2-320-2、2-320-3分别包括与遮蔽部件2-332的上表面接触的中央部、和从中央部延伸并固定于上部引导部件2-305的下表面的不同位置的端部。通过多个弹性膜2-320-1、2-320-2、2-320-3，在基座部件2-301与多张弹性膜2-320-1、2-320-2、2-320-3之间形成用于对基板WF进行加压的同心状的多个加压室。多个加压室分别经由加压路径2-313与压力调整部2-30连通。压力调整部2-30具有对向各加压室供给的压力流体的压力进行调整的压力调整功能。通过形成多个加压室，能够经由基板吸附部件2-330针对每个区域控制基板WF对研磨垫2-352的按压力。根据本实施方式，通过使用减压单元2-31来使多孔质部件2-334成为负压而能够将基板WF吸附于基板吸附面2-334a，并且通过利用压力调整部2-30来对加压室进行加压而能够经由基板吸附部件2-330将基板WF按压于研磨垫2-352。
另外，如图15所示，顶环2-302还包括带2-345，该带2-345连接基座部件2-301的未被框部件2-344包围的部分(具体而言为凸缘2-303)的外侧侧面和框部件2-344的外侧侧面。带2-345被安装为从凸缘2-303的外侧侧面横跨到上部框部件2-342的外侧侧面。带2-345允许基板吸附部件2-330相对于基座部件2-301的位移，并且防止研磨液等浸入基板吸附部件2-330与基座部件2-301之间的空间。
根据本实施方式，即使在因构成基板处理装置2-1000的各部件的制造公差等而引起顶环2-302或粘贴有研磨垫2-352的研磨台2-350等发生倾斜的情况下，也能够将基板WF均匀地按压于研磨垫2-352。即，根据本实施方式，基板吸附部件2-330不是固定于基座部件2-301而是由弹性部件2-340保持。因此，即使顶环2-302或研磨台2-350发生倾斜而使基板WF与研磨垫2-352不均匀接触，也能够通过弹性部件2-340的弹性来使基板吸附部件2-330仿形于研磨垫2-352的研磨面，其结果是，能够使基板WF与研磨垫2-352平行地接触。因此，根据本实施方式，能够将基板WF均匀地按压于研磨垫2-352。
除此之外，根据本实施方式，能够实现紧凑的顶环。即，在经由弹性部件将基板吸附部件支承于基座部件的情况下，可考虑：例如在基座部件的下表面的中央设置开口，在开口设置基板吸附部件，并利用弹性部件将形成开口的周缘部的框状部件与基板吸附部件连接。但是，在这样的结构中，若要将用于从多孔质部件进行真空吸引的吸引路穿过顶环的框状部件进行拉绕，则由于框状部件的空间的制约而顶环的平面尺寸变大，有可能妨碍顶环的紧凑化。
与此相对比，在本实施方式的顶环2-302中，基板吸附部件2-330包括包围基座部件2-301的至少一部分的框部件2-344，并利用弹性部件2-340将框部件2-344和基座部件2-301连接。因此，如本实施方式那样，减压部2-334b设置于多孔质部件2-334的侧面2-334d，即使在将吸引路2-312在顶环2-302的外周部穿过进行拉绕的情况下，也不需要增大框部件2-344的平面尺寸，其结果是，能够紧凑地制造顶环2-302。此外，顶环2-302或框部件2-344的平面尺寸是指俯视顶环2-302或框部件2-344(从沿着顶环轴2-18的方向观察)时的顶环2-302或框部件2-344的大小。
接着，对本实施方式的顶环2-302的另一方式进行说明。图16是概略性地表示一实施方式的顶环的剖面立体图。图17是概略性地表示一实施方式的顶环的剖视图。图18是将一实施方式的顶环的一部分放大而概略性地示出的剖视图。在图16至图18所示的实施方式中，对与图15的实施方式重复的结构省略说明。
如图16及图17所示，基座部件2-301构成为包括：与顶环轴2-18连结的凸缘2-303；安装于凸缘2-303的下表面的间隔件2-304；安装于间隔件2-304的下表面的上部引导部件2-305；以及安装于上部引导部件2-305的下表面的框状的下部引导部件2-306。凸缘2-303、间隔件2-304和上部引导部件2-305通过螺栓2-307固定。上部引导部件2-305和下部引导部件2-306夹着弹性部件2-340通过螺栓2-326固定(在图中示意性地简化了固定方式)。遮蔽部件2-332、上部框部件2-342以及下部框部件2-343通过螺栓2-308固定。弹性膜2-320-1、2-320-2、2-320-3的端部分别经由各个保持件通过螺栓2-325固定于上部引导部件2-305的下表面的不同位置(在图中示意性地简化了固定方式)。
如图18所示，遮蔽部件2-332包括框状的下部遮蔽部件2-332-1、以及上部遮蔽部件2-332-2，该下部遮蔽部件2-332-1包围多孔质部件2-334的侧面2-334d的周围，该上部遮蔽部件2-332-2覆盖下部遮蔽部件2-332-1及多孔质部件2-334的上表面(与基板吸附面2-334a相反的一侧的面2-334c)。另外，在本实施方式中，多孔质部件2-334的减压部2-334b设置于多孔质部件2-334的上表面的周缘部。吸引孔2-336的一个端部与减压部2-334b连接，在下部遮蔽部件2-332-1与上部遮蔽部件2-332-2之间向外周方向延伸，并贯通下部框部件2-343和上部框部件2-342向上方延伸，另一个端部与设置在上部框部件2-342上的吸引端口2-314连接。
图19是概略性地表示一实施方式的基板的图案区域及非图案区域的俯视图、及概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的俯视图。图19(A)概略性地表示一实施方式的基板的图案区域及非图案区域。如图19(A)所示，本实施方式的基板WF具有设置配线或功能性芯片等的图案区域2-10和未设置配线或功能性芯片等的非图案区域2-20。如图19(A)所示，非图案区域2-20设置于基板WF的周缘部，并且以将除周缘部以外的区域上下分割为两个的方式设置为直线状。图案区域2-10设置在由非图案区域2-20包围的区域中。如图19(B)所示，多孔质部件2-334的减压部2-334b与基板WF的非图案区域2-20对应地设置。在本实施方式中，减压部2-334b与设置有四处的吸引孔2-336连接。在本实施方式中，减压部2-334b与基板WF的非图案区域2-20对应地设置，因此，即使设置有减压部2-334b的部位局部地成为负压而对基板WF的按压力难以进行作用，也不会对基板WF的图案区域2-10中的研磨轮廓造成影响。
图20是概略性地表示一实施方式的基板吸附部件的立体图。图21是将图20中的AA区域放大后的图。如图20所示，在本实施方式中，在与吸引孔2-336对应的四个部位设置有吸引端口2-314。各吸引端口2-314经由吸引路2-312和吸引连接器2-311与未图示的减压单元31连接。
如图20及图21所示，上部框部件2-342包括分别设置于上部框部件2-342的四角的止动件2-346。止动件2-346构成为跨过框内部而以拱状将上部框部件2-342的不同部位连接，在本实施方式中，构成为以拱状将上部框部件2-342的形成角的两边连接。另一方面，上部引导部件2-305包括分别设置于上部引导部件2-305的四角的垫2-309。垫2-309设置在与止动件2-346对应的位置。垫2-309在与止动件2-346不同的高度位置于上部框部件2-342的角部形成为圆板状。止动件2-346和垫2-309在俯视顶环2-302时在规定的区域相互重叠。因此，通过止动件2-346与垫2-309的接触，能够限制基板吸附部件2-330的高度方向的移动。
根据图16至图21所示的实施方式，与图15所示的实施方式同样地，基板吸附部件2-330不是被固定于基座部件2-301而是由弹性部件2-340保持。因此，即使在顶环2-302或研磨台2-350发生倾斜而使基板WF与研磨垫2-352不均匀接触，也能够通过弹性部件2-340的弹性来使基板吸附部件2-330仿形于研磨垫2-352的研磨面，其结果是，能够将基板WF均匀地按压于研磨垫2-352。除此之外，根据图16至图21所示的实施方式，与图15所示的实施方式同样地，基板吸附部件2-330包括包围基座部件2-301的至少一部分的框部件2-344，并利用弹性部件2-340连接框部件2-344和基座部件2-301。因此，即使在使吸引路2–312在顶环2-302的外周部穿过进行拉绕的情况下，也不需要增大框部件2-344的平面尺寸，其结果是，能够紧凑地制造顶环2-302。
以上，对几个本发明的实施方式进行了说明，但上述的发明的实施方式用于使本发明的理解变得容易，并非限定本发明。本发明当然可以在不脱离其主旨的情况下进行变更、改良并且在本发明中包含其等价物。另外，能够在可以解决上述课题的至少一部分的范围、或者发挥效果的至少一部分的范围内进行请求保护的范围以及说明书中记载的各构成要素的任意的组合或者省略。
作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，用于保持基板，该顶环包括：基座部件，该基座部件与旋转轴连结；弹性膜，该弹性膜安装于所述基座部件，在该弹性膜与所述基座部件之间形成用于对基板进行加压的加压室；以及基板吸附部件，该基板吸附部件保持于所述弹性膜，并包括多孔质部件，该多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面以及与减压单元连通的减压部。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：由于基板吸附部件由弹性膜保持，因此，即使基板与研磨垫不均匀接触，也能够通过弹性膜的弹性来使基板与研磨垫平行地接触，其结果是，能够将基板均匀地按压于研磨垫。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，用于保持基板，该顶环包括：基座部件，该基座部件与旋转轴连结；弹性膜，该弹性膜安装于所述基座部件，在该弹性膜与所述基座部件之间形成用于对基板进行加压的加压室；以及基板保持部件，该基板保持部件保持于所述弹性膜，并包括弹性板状部件，该弹性板状部件被镜面加工成用于保持基板的基板保持面的算术平均粗糙度Ra为5μm以下。
该顶环通过对基板保持部件的基板保持面进行镜面加工，能够提高基板与基板保持面之间的摩擦力而将基板紧贴保持于基板保持面。其结果是，根据本实施方式，作为一个例子，发挥如下这样的效果：无需使用用于保护基板的周围的挡护部件就能够防止在研磨中基板滑出。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述基板吸附部件包括：所述多孔质部件；以及遮蔽部件，该遮蔽部件构成为遮蔽所述多孔质部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面和所述多孔质部件的侧面。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：在利用减压单元(真空源)对多孔质部件进行了抽真空的情况下，能够在基板吸附面高效地形成负压，因此能够将基板可靠地吸附于基板吸附部件，能够防止在研磨中基板从基板吸附部件滑出。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述遮蔽部件包括以使所述多孔质部件露出的方式形成的孔，所述减压部设置于形成有所述孔的位置。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：由于能够经由形成于遮蔽部件的孔对多孔质部件进行减压，因此能够将基板可靠地吸附于基板吸附部件，能够防止在研磨中基板从基板吸附部件滑出。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述基板吸附部件包括：多个所述多孔质部件；以及遮蔽部件，该遮蔽部件构成为遮蔽所述多个多孔质部件各自的与所述基板吸附面相反的一侧的面，所述遮蔽部件包括以使所述多个多孔质部件分别露出的方式形成的多个孔，所述减压部分别设置于形成有所述多个孔的位置。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：能够利用减压单元(真空源)对基板吸附部件的整体进行减压，因此，即使是大型的基板，也能够将基板牢固地吸附于基板吸附部件，其结果是，能够防止在研磨中基板从顶环滑出。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述基座部件包括：下部引导部件，该下部引导部件以包围所述基板吸附部件的周围的方式设置；以及上部引导部件，该上部引导部件设置于所述下部引导部件的上部，所述弹性膜包括：中央部，该中央部覆盖所述基板吸附部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面；以及端部，该端部被夹持在所述上部引导部件与所述下部引导部件之间。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：由于通过端部被夹持在上部引导部件与下部引导部件之间的弹性膜来保持基板吸附部件，因此，即使基板与研磨垫不均匀接触，也能够通过弹性膜的弹性来使基板与研磨垫平行地接触，其结果是，能够将基板均匀地按压于研磨垫。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述弹性膜包括多张弹性膜，所述多张弹性膜构成为：包括中央部和端部，该中央部与所述基板吸附部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面连接，该端部固定于所述基座部件的不同位置，并且，在所述基座部件与所述多张弹性膜之间形成用于对基板进行加压的多个加压室。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：通过形成多个加压室，能够针对每个区域控制基板对研磨垫的按压力。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，还包括多个止动部件，该多个止动部件在所述基板吸附部件的端部隔着所述弹性膜与所述基板吸附部件连结，并且具有与所述基板吸附部件相比向外侧伸出的凸缘部，所述基座部件包括：下部引导部件，该下部引导部件以包围所述基板吸附部件的周围的方式设置；以及上部引导部件，该上部引导部件设置于所述下部引导部件的上部，所述上部引导部件和所述下部引导部件具有限制所述止动部件的所述凸缘部的上下方向的移动的限制面。
作为一个例子，该顶环发挥如下这样的效果：能够将基板吸附部件的上下方向的移动范围限制在所希望的范围。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种基板处理装置，其具有上述任一个顶环和构成为保持研磨垫的研磨台。
作为一个例子，该基板处理装置发挥如下这样的效果：由于基板吸附部件由弹性膜保持，因此，即使基板与研磨垫不均匀接触，也能够通过弹性膜的弹性来使基板与研磨垫平行地接触，其结果是，能够将基板均匀地按压于研磨垫。
作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，用于保持基板，该顶环包括：基座部件，该基座部件与旋转轴连结；基板吸附部件，该基板吸附部件包括多孔质部件、遮蔽部件以及框部件，所述多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面和与减压单元连通的减压部，所述遮蔽部件构成为遮蔽所述多孔质部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面和侧面，所述框部件以包围所述基座部件的至少一部分的周围的方式设置于所述遮蔽部件；以及弹性部件，该弹性部件连接所述基座部件的被所述框部件包围的至少一部分和所述框部件。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述遮蔽部件包括以与所述多孔质部件连通的方式形成的吸引孔，所述减压部设置于形成有所述吸引孔的位置。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述吸引孔以与所述多孔质部件的上表面的周缘部或所述多孔质部件的侧面连通的方式形成于所述遮蔽部件。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述框部件包括：下部框部件，该下部框部件设于所述遮蔽部件的上表面的周缘部；以及上部框部件，该上部框部件设置在所述下部框部件上面，所述基座部件包括：凸缘，该凸缘与所述旋转轴连结；上部引导部件，该上部引导部件设于所述凸缘的下部，并具有比所述凸缘小的平面尺寸；以及框状的下部引导部件，该下部引导部件设于所述上部引导部件的下部，所述弹性部件是板状部件，并具有：内侧端部，该内侧端部被夹持在所述上部引导部件与所述下部引导部件之间；以及外侧端部，该外侧端部被夹持在所述下部框部件与所述上部框部件之间。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述上部框部件或所述下部框部件包括向所述基座部件的方向突出的框部件突起，所述上部引导部件或所述下部引导部件包括引导部件突起，该引导部件突起在与所述框部件突起不同的高度位置向所述上部框部件或所述下部框部件的方向突出，并与所述框部件突起重叠。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，所述上部框部件或所述下部框部件包括止动件，该止动件跨过框内部而以拱状将所述上部框部件或所述下部框部件的不同部位连接，所述上部引导部件或所述下部引导部件包括垫，该垫在与所述止动件不同的高度位置与所述止动件重叠。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，还包括多张弹性膜，该多张弹性膜构成为在所述基座部件与所述基板吸附部件之间形成用于对基板进行加压的多个加压室。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种顶环，其中，还包括带，该带将所述基座部件的未被所述框部件包围的部分的外侧侧面与所述框部件的外侧侧面连接。
此外，作为一实施方式，本申请公开了一种基板处理装置，其具有上述任一项记载的顶环和构成为保持研磨垫的研磨台。

Claims (18)

1.一种顶环，用于保持基板，其特征在于，包括：
基座部件，该基座部件与旋转轴连结；
弹性膜，该弹性膜安装于所述基座部件，在该弹性膜与所述基座部件之间形成用于对基板进行加压的加压室；以及
基板吸附部件，该基板吸附部件保持于所述弹性膜，并包括多孔质部件，该多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面和与减压单元连通的减压部。
2.根据权利要求1所述的顶环，其特征在于，
所述基板吸附部件包括：所述多孔质部件；以及遮蔽部件，该遮蔽部件构成为遮蔽所述多孔质部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面和所述多孔质部件的侧面。
3.根据权利要求2所述的顶环，其特征在于，
所述遮蔽部件包括以使所述多孔质部件露出的方式形成的孔，
所述减压部设置于形成有所述孔的位置。
4.根据权利要求1所述的顶环，其特征在于，
所述基板吸附部件包括：多个所述多孔质部件；以及遮蔽部件，该遮蔽部件构成为遮蔽多个所述多孔质部件各自的与所述基板吸附面相反的一侧的面，
所述遮蔽部件包括以使多个所述多孔质部件分别露出的方式形成的多个孔，
所述减压部分别设置于形成有所述多个孔的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的顶环，其特征在于，
所述基座部件包括：下部引导部件，该下部引导部件以包围所述基板吸附部件的周围的方式设置；以及上部引导部件，该上部引导部件设置于所述下部引导部件的上部，
所述弹性膜包括：中央部，该中央部覆盖所述基板吸附部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面；以及端部，该端部被夹持在所述上部引导部件与所述下部引导部件之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的顶环，其特征在于，
所述弹性膜包括多张弹性膜，
所述多张弹性膜构成为包括中央部和端部，该中央部与所述基板吸附部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面连接，该端部固定于所述基座部件的不同位置，并且，在所述基座部件与所述多张弹性膜之间形成用于对基板进行加压的多个加压室。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的顶环，其特征在于，
还包括多个止动部件，该多个止动部件在所述基板吸附部件的端部隔着所述弹性膜与所述基板吸附部件连结，并且具有与所述基板吸附部件相比向外侧伸出的凸缘部，
所述基座部件包括：下部引导部件，该下部引导部件以包围所述基板吸附部件的周围的方式设置；以及上部引导部件，该上部引导部件设置于所述下部引导部件的上部，
所述上部引导部件和所述下部引导部件具有限制所述止动部件的所述凸缘部的上下方向的移动的限制面。
8.一种顶环，用于保持基板，其特征在于，包括：
基座部件，该基座部件与旋转轴连结；
弹性膜，该弹性膜安装于所述基座部件，在该弹性膜与所述基座部件之间形成用于对基板进行加压的加压室；以及
基板保持部件，该基板保持部件保持于所述弹性膜，并包括弹性板状部件，该弹性板状部件被镜面加工成用于保持基板的基板保持面的算术平均粗糙度Ra为5μm以下。
9.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
权利要求1至8中任一项所述的顶环；以及
研磨台，该研磨台构成为保持研磨垫。
10.一种顶环，用于保持基板，其特征在于，包括：
基座部件，该基座部件与旋转轴连结；
基板吸附部件，该基板吸附部件包括多孔质部件、遮蔽部件以及框部件，所述多孔质部件具有用于吸附基板的基板吸附面和与减压单元连通的减压部，所述遮蔽部件构成为遮蔽所述多孔质部件的与所述基板吸附面相反的一侧的面和侧面，所述框部件以包围所述基座部件的至少一部分的周围的方式设置于所述遮蔽部件；以及
弹性部件，该弹性部件连接所述基座部件的被所述框部件包围的至少一部分和所述框部件。
11.根据权利要求10所述的顶环，其特征在于，
所述遮蔽部件包括以与所述多孔质部件连通的方式形成的吸引孔，
所述减压部设置于形成有所述吸引孔的位置。
12.根据权利要求11所述的顶环，其特征在于，
所述吸引孔以与所述多孔质部件的上表面的周缘部或所述多孔质部件的侧面连通的方式形成于所述遮蔽部件。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的顶环，其特征在于，
所述框部件包括：下部框部件，该下部框部件设于所述遮蔽部件的上表面的周缘部；以及上部框部件，该上部框部件设置在所述下部框部件上面，
所述基座部件包括：凸缘，该凸缘与所述旋转轴连结；上部引导部件，该上部引导部件设于所述凸缘的下部，并具有比所述凸缘小的平面尺寸；以及框状的下部引导部件，该下部引导部件设于所述上部引导部件的下部，
所述弹性部件是板状部件，并具有：内侧端部，该内侧端部被夹持在所述上部引导部件与所述下部引导部件之间；以及外侧端部，该外侧端部被夹持在所述下部框部件与所述上部框部件之间。
14.根据权利要求13所述的顶环，其特征在于，
所述上部框部件或所述下部框部件包括向所述基座部件的方向突出的框部件突起，
所述上部引导部件或所述下部引导部件包括引导部件突起，该引导部件突起在与所述框部件突起不同的高度位置向所述上部框部件或所述下部框部件的方向突出，并与所述框部件突起重叠。
15.根据权利要求13所述的顶环，其特征在于，
所述上部框部件或所述下部框部件包括止动件，该止动件跨过框内部而以拱状将所述上部框部件或所述下部框部件的不同部位连接，
所述上部引导部件或所述下部引导部件包括垫，该垫在与所述止动件不同的高度位置与所述止动件重叠。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的顶环，其特征在于，
还包括多张弹性膜，该多张弹性膜构成为在所述基座部件与所述基板吸附部件之间形成用于对基板进行加压的多个加压室。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的顶环，其特征在于，
还包括带，该带将所述基座部件的未被所述框部件包围的部分的外侧侧面与所述框部件的外侧侧面连接。
18.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
权利要求10至17中任一项所述的顶环；以及
研磨台，该研磨台构成为保持研磨垫。
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