CN117984218A - 基板的保持装置、吸附判定和释放方法、研磨装置和方法及供气装置 - Google Patents

基板的保持装置、吸附判定和释放方法、研磨装置和方法及供气装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供能更高精度地判定基板吸附的基板保持装置及具备该基板保持装置的基板研磨装置，另外，提供能更高精度地判定基板吸附的基板吸附判定方法及利用该基板吸附判定方法的基板研磨方法。基板保持装置具备：顶环主体，能安装具有能吸附基板的面的弹性膜，当安装弹性膜时，在弹性膜与顶环主体之间形成多个区域；第一管线，与多个区域中的第一区域连通；第二管线，与多个区域中的与第一区域不同的第二区域连通；压力调整单元，能经由第一管线而送入流体对第一区域加压，并能经由第二管线使第二区域为负压；及判定部，基于送入到第一区域的流体的体积或与第一区域的压力对应的测定值进行基板是否吸附于弹性膜的判定，在判定时，不从第一区域排气。

Description

基板的保持装置、吸附判定和释放方法、研磨装置和方法及供 气装置
本申请为下述申请的分案申请：
原申请的申请日：2019年08月5日
原申请的申请号：201910718837.2
原申请的发明名称：基板的保持装置、吸附判定和释放方法、研磨装置和方法、除液方法、弹性膜及供气装置
相关申请的交叉参考
本申请要求于2018年8月6日提交的日本优先权专利申请JP 2018-147661、于2019年2月26日提交的日本优先权专利申请JP 2019-032512以及于2019年6月13日提交的日本优先权专利申请JP 2019-110491的权益，其全部内容通过引用方式结合于此。
技术领域
本发明涉及基板保持装置、基板吸附判定方法、基板研磨装置、基板研磨方法、从要被研磨的晶片的上表面除去液体的方法、以及用于将晶片按压于研磨垫的弹性膜、基板释放方法及定量气体供给装置。
背景技术
在基板研磨装置(例如，日本专利第3705670号(专利文献1))中，从基板搬送装置向顶环(基板保持装置)交接基板，在顶环保持基板的状态下进行基板的研磨。顶环成为在顶环主体(基部板)的下方设置膜片并且膜片的下表面吸附基板的构造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更优异的基板保持装置、基板吸附判定方法、基板研磨装置、基板研磨方法、从要被研磨的晶片的上表面除去液体的方法、以及用于将晶片按压于研磨垫的弹性膜、基板释放方法及定量气体供给装置。
提供一种基板保持装置，该基板保持装置具备：顶环主体，该顶环主体能够安装弹性膜，而该弹性膜具有能够吸附基板的面，并且，当安装所述弹性膜时，在所述弹性膜与所述顶环主体之间形成有多个区域；第一管线，该第一管线与所述多个区域中的第一区域连通；第二管线，该第二管线与所述多个区域中的与所述第一区域不同的第二区域连通；压力调整单元，该压力调整单元能够通过经由所述第一管线而送入流体来对所述第一区域进行加压，并能够经由所述第二管线而使所述第二区域变为负压；以及判定部，该判定部基于已送入到所述第一区域的流体的体积或者与所述第一区域的压力对应的测定值来进行所述基板是否已吸附于所述弹性膜的判定，并且，所述基板保持装置在进行所述判定时，不进行从所述第一区域的排气。
提供一种方法，该方法使用具有由弹性膜形成的中心侧压力室和外侧压力室的研磨头来对晶片进行研磨，其中，使所述弹性膜的中央部与所述晶片的上表面的中央部接触，其后，使所述弹性膜的外周部与所述晶片的上表面的外周部接触，由此从所述晶片的上表面除去液体，利用所述弹性膜来将所述晶片的下表面按压于研磨面，进而对所述晶片的下表面进行研磨。
提供一种基板研磨装置，该基板研磨装置具备：顶环主体；弹性膜，该弹性膜具有与所述顶环主体相对的第一面、和位于与所述第一面相反一侧且能够吸附保持基板的第二面；压力调整装置，该压力调整装置能够经由第一阀来对所述顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间进行加压和减压，该第一阀设置于第一管线，该第一管线连通于所述空间；以及定量气体供给装置，该定量气体供给装置能够经由设置于所述第一管线的第二阀而向所述空间供给一定量的气体。
附图说明
图1是包括基板研磨装置的基板处理装置的概略俯视图。
图2是基板研磨装置300的概略立体图。
图3是基板研磨装置300的概略剖视图。
图4A是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图4B是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图4C是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图5是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图6是示意性表示顶环1及压力控制装置7的结构的图。
图7是说明第一实施方式所涉及的压力判定的图。
图8A是表示基板吸附成功的情况的图。
图8B是表示基板吸附失败的情况的图。
图9是表示第一实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。
图10是说明第二实施方式所涉及的压力判定的图。
图11A是表示基板吸附成功的情况的图。
图11B是表示基板吸附失败的情况的图。
图12是表示第二实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。
图13是说明图10的变形例的图。
图14是说明第三实施方式所涉及的压力判定的图。
图15A是表示基板吸附成功的情况的图。
图15B是表示基板吸附失败的情况的图。
图16是表示第三实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。
图17是说明第四实施方式所涉及的压力判定的图。
图18是表示待机时、即基板吸附判定前的压力控制装置7的图。
图19A是表示基板吸附成功的情况的图。
图19B是表示基板吸附失败的情况的图。
图20是表示研磨时的情形的图。
图21是表示第四实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。
图22是说明图17的变形例的图。
图23A是说明使用累计流量计的压力判定的图。
图23B是表示基板吸附成功的情况的图。
图23C是表示基板吸附失败的情况的图。
图24是表示研磨装置的一实施方式的示意图。
图25是表示研磨头的剖视图。
图26是向图24所示的研磨头搬送晶片的搬送装置的俯视图。
图27是表示从晶片的上表面除去液体时的研磨头的示意图。
图28是表示研磨头的弹性膜将存在于晶片的上表面的液体向外侧挤出的情形的示意图。
图29是表示研磨头的弹性膜将存在于晶片的上表面的液体向外侧进一步挤出的情形的示意图。
图30是说明代替压力调节器而使用气缸与配重的组合来使弹性膜的中央部膨胀的实施方式的图。
图31是表示弹性膜的其他实施方式的示意图。
图32是表示弹性膜的又一其他实施方式的示意图。
图33是说明从晶片的上表面除去液体的方法的其他实施方式的图。
图34是进一步说明图33所示的实施方式的图。
图35是进一步说明图33所示的实施方式的图。
图36是进一步说明图33所示的实施方式的图。
图37是说明从晶片的上表面除去液体的方法的又一其他实施方式的图。
图38是进一步说明图37所示的实施方式的图。
图39是进一步说明图37所示的实施方式的图。
图40是说明从晶片的上表面除去液体的方法的又一其他实施方式的图。
图41是进一步说明图40所示的实施方式的图。
图42是说明从晶片的上表面除去液体的方法的又一其他实施方式的图。
图43是进一步说明图42所示的实施方式的图。
图44是表示能够从晶片的上表面除去液体的弹性膜的一实施方式的剖视图。
图45是表示图44所示的弹性膜正在从晶片的上表面除去液体的情形的示意图。
图46是表示能够从晶片的上表面除去液体的弹性膜的其他实施方式的剖视图。
图47是表示图46所示的弹性膜正在从晶片的上表面除去液体的情形的示意图。
图48是表示能够从晶片的上表面除去液体的弹性膜的又一其他实施方式的剖视图。
图49是图48所示的弹性膜的仰视图。
图50是表示图48所示的弹性膜正在从晶片的上表面除去液体的情形的示意图。
图51是示意性地表示研磨头的剖视图。
图52是说明研磨头正在被清洗的情形的图。
图53是说明由存在于晶片的上表面与研磨头的弹性膜之间的液体引起的妨碍研磨头对晶片施加适当的力的情形的图。
图54是包括基板研磨装置的基板处理装置的概略俯视图。
图55是基板研磨装置300的概略立体图。
图56是顶环1周边部的概略剖视图。
图57A是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图57B是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图57C是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图58是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。
图59A是详细说明从顶环1向搬送机构600b的基板交接的图。
图59B是详细说明从顶环1向搬送机构600b的基板交接的图。
图59C是详细说明从顶环1向搬送机构600b的基板交接的图。
图60是详细说明从顶环1向搬送机构600b的基板交接的图。
图61是表示包括第七实施方式所涉及的定量气体供给装置16的基板研磨装置300的概略结构的图。
图62是示意性地表示从搬送机构600b向顶环1的基板交接时的基板研磨装置300的动作状态的图。
图63是示意性地表示基板研磨时的基板研磨装置300的动作状态的图。
图64是示意性地表示基板释放时的基板研磨装置300的动作状态的图。
图65是表示包括第八实施方式所涉及的定量气体供给装置16的基板研磨装置300的概略结构的图。
图66是示意性地表示从搬送机构600b向顶环1的基板交接时的基板研磨装置300的动作状态的图。
图67是示意性地表示基板研磨时的基板研磨装置300的动作状态的图。
图68是示意性地表示基板释放时的基板研磨装置300的动作状态的图。
具体实施方式
(第一至第四实施方式)
在专利文献1中，已公开有一种对基板是否已吸附于膜片进行判定的基板吸附判定方法。该方法在膜片设置有向上的凸部。并且，利用了如下这点：当基板未吸附时，存在顶环主体的下表面与膜片的凸部之间的间隙；当基板被吸附时，基板将膜片向上方按压，由此膜片的凸部与顶环主体的下表面接触而使间隙消失。
但是，有时膜片的表面或基板自身已润湿。这样，在膜片或基板已润湿的情况下，即使基板被吸附，基板按压膜片的力也会被分散，膜片的凸部有时会不与顶环主体的下表面充分接触。这样一来，可能发生本来基板已被吸附却误判定为未吸附。
因此，也考虑预先使膜片的凸部与顶环之间的间隙变窄。但是，这样一来，存在如下这样的问题：在膜片已吸附基板的状态下进行研磨时，仅基板中的与凸部对应的部分的研磨率变高，难以进行均匀的研磨。
第一～第四实施方式是鉴于这样的问题点而做出的，第一～第四实施方式的课题是：提供一种能够更高精度地判定基板已吸附的基板保持装置以及具备这样的基板保持装置的基板研磨装置，另外，提供一种能够更高精度地判定基板已吸附的基板吸附判定方法以及利用了这样的基板吸附判定方法的基板研磨方法。
根据第一～第四实施方式，提供以下的方案。
根据本方案，提供一种基板保持装置，该基板保持装置具备：顶环主体，该顶环主体能够安装弹性膜，该弹性膜具有能够吸附基板的面，并且，当安装所述弹性膜时，在所述弹性膜与所述顶环主体之间形成有多个区域；第一管线，该第一管线与所述多个区域中的第一区域连通；第二管线，该第二管线与所述多个区域中的与所述第一区域不同的第二区域连通；压力调整单元，该压力调整单元能够通过经由所述第一管线而送入流体来对所述第一区域进行加压，并能够经由所述第二管线而使所述第二区域成为负压；以及判定部，该判定部基于送入到所述第一区域的流体的体积或者与所述第一区域的压力对应的测定值，进行所述基板是否吸附于所述弹性膜的判定，并且，所述基板保持装置在进行所述判定时，不进行从所述第一区域的排气。
也可以是，所述判定部利用如下情况来进行判定：相比于基板未吸附于所述弹性膜的情况，在所述基板吸附的情况下，被送入到所述第一区域的流体的体积小或者所述第一区域的压力高。
也可以是，所述压力调整单元具有加压机构，该加压机构经由所述第一管线而向所述第一区域送入流体，所述判定部具有位置传感器，该位置传感器将在向所述第一区域送入流体时移动的所述加压机构的一部分作为与送入到所述第一区域的流体的体积对应的测定值来检测。
所述判定部也可以具有测定所述第一区域的压力的压力计。
也可以是，所述压力调整单元具有加压机构，该加压机构经由所述第一管线而向所述第一区域送入流体，所述判定部具有：位置传感器，该位置传感器将在向所述第一区域送入流体时移动的所述加压机构的一部分作为与送入到所述第一区域的流体的体积对应的测定值来检测；以及压力计，该压力计测定所述第一区域的压力。
也可以是，所述判定部基于所述位置传感器的检测结果，判定所述基板未吸附于所述弹性膜，所述判定部基于所述压力计的测定结果，判定所述基板吸附于所述弹性膜。
也可以是，所述加压机构具有气缸和与所述气缸的活塞连结的配重主体，所述配重主体由于重力而向下方移动，从而向所述第一区域送入流体。
也可以是，所述活塞能够在与所述气缸的内表面接触的状态下上下移动，所述气缸的内部被所述活塞分割为下部空间和上部空间，在所述气缸设置有：第一开口，该第一开口设置于所述下部空间，且与所述第一管线连接；第二开口，该第二开口设置于所述下部空间；第三开口，该第三开口设置于所述上部空间，且连结所述配重主体和所述活塞的活塞杆贯通该第三开口；以及第四开口，该第四开口设置于所述上部空间。
也可以是，在进行所述判定时，所述第二开口封闭，所述第四开口开放，在进行了所述判定之后，所述第二开口开放，从所述第四开口抽吸所述上部空间，从而使所述配重上升。
也可以是，所述第一管线与所述气缸的所述第一开口以及研磨压力控制部连接，该研磨压力控制部在对吸附于所述弹性膜的所述基板进行研磨时对所述第一区域进行加压，所述基板保持装置设置有切换单元，该切换单元对使所述第一区域经由所述第一管线而与所述加压机构的所述第一开口连通还是使所述第一区域经由所述第一管线而与所述研磨压力控制部连通进行切换。
根据另一方案，提供一种基板研磨装置，该基板研磨装置具备上述的基板保持装置和研磨台，该研磨台构成为对保持于所述基板保持装置的所述基板进行研磨。
根据另一方案，提供一种基板保持装置中的基板吸附判定方法，其中，使形成于基板保持装置中的顶环主体与弹性膜之间的第二区域成为负压，并向形成于所述顶环主体与所述弹性膜之间的、与所述第二区域不同的第一区域送入流体，由此对所述第一区域进行加压，并且，基于送入到所述第一区域的流体的体积或与所述第一区域的压力对应的测定值，进行所述基板是否吸附于所述弹性膜的判定，在进行所述判定时，不进行从所述第一区域的排气。
根据另一方案，提供一种基板研磨方法，该基板研磨方法具备如下工序：使保持于搬送机构的基板吸附于基板保持装置的工序；通过上述的基板吸附判定方法来进行所述基板是否吸附于所述基板保持装置的弹性膜的判定的工序；以及在判定为所述基板被吸附的情况下，对所述基板进行研磨的工序。
以下，一面参照附图，一面进行具体说明。
(第一实施方式)
图1是包括基板研磨装置的基板处理装置的概略俯视图。本基板处理装置在直径300mm或450mm的半导体晶片、平面面板、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)等图像传感器、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻随机存取存储器)中的磁性膜的制造工序等中处理各种基板。
基板处理装置包括：大致矩形形状的外壳100；供存放许多基板的基板盒载置的装载端口200；一个或多个(在图1所示的方案中为四个)基板研磨装置300；一个或多个(在图1所示的方案中为两个)基板清洗装置400；基板干燥装置500；搬送机构600a～600d以及控制部700。
装载端口200配置为与外壳100邻接。在装载端口200能够搭载开放式盒、SMIF(标准机械接口：Standard Mechanical Interface)晶片盒、或FOUP(前开式晶片传送盒：FrontOpening Unified Pod)。SMIF晶片盒、FOUP是一种密闭容器，该密闭容器在内部收纳基板盒，并由隔壁覆盖，由此能够确保与外部空间独立的环境。
在外壳100内收容有对基板进行研磨的基板研磨装置300、对研磨后的基板进行清洗的基板清洗装置400、以及使清洗后的基板干燥的基板干燥装置500。基板研磨装置300沿着基板处理装置的长度方向排列，基板清洗装置400和基板干燥装置500也沿着基板处理装置的长度方向排列。
在由装载端口200、位于装载端口200侧的基板研磨装置300以及基板干燥装置500围成的区域配置有搬送机构600a。另外，与基板研磨装置300、基板清洗装置400以及基板干燥装置500平行地配置有搬送机构600b。
搬送机构600a从装载端口200接受研磨前的基板并向搬送机构600b交接、或从基板干燥装置500接受干燥后的基板。
搬送机构600b例如是线性传送装置，将从搬送机构600a接受到的研磨前的基板交接给基板研磨装置300。如后所述，基板研磨装置300中的顶环(未图示)通过真空吸附而从搬送机构600b接受基板。另外，基板研磨装置300将研磨后的基板向搬送机构600b释放，该基板将被交接给基板清洗装置400。
并且，在两个基板清洗装置400之间配置有搬送机构600c，该搬送机构600c在这些基板清洗装置400之间进行基板的交接。另外，在基板清洗装置400与基板干燥装置500之间配置有搬送机构600d，该搬送机构600d在这些基板清洗装置400与基板干燥装置500之间进行基板的交接。
控制部700控制基板处理装置的各设备的动作，既可以配置于外壳100的内部，也可以配置于外壳100的外部，还可以设于基板研磨装置300、基板清洗装置400以及基板干燥装置500中的各个。
图2和图3分别是基板研磨装置300的概略立体图和概略剖视图。基板研磨装置300包括：顶环1、在下部连结有顶环1的顶环轴2、具有研磨面3a的研磨台3、将研磨液供给至研磨台3上的喷嘴4、顶环头5、以及支承轴6。
顶环1用于保持基板W，如图3所示，顶环1由顶环主体(也称为载体或基部板)11、圆环状的挡护环12、能够安装于顶环主体11的下方且挡护环12的内侧的可挠性的膜片13(弹性膜)、设于顶环主体11与挡护环12之间的气囊14以及压力控制装置7等构成。
挡护环12设置于顶环主体11的外周部。所保持的基板W的周缘被挡护环12包围，在研磨中基板W不会从顶环1飞出。此外，挡护环12可以是一个部件，也可以是由内侧环及设置于其外侧的外侧环构成的双重环结构。在后者的情况下，也可以将外侧环固定于顶环主体11，并在内侧环与顶环主体11之间设置气囊14。
膜片13与顶环主体11相对设置。并且，在膜片13的上表面与顶环主体11之间形成多个同心圆状的区域。通过使一个或多个区域成为负压，膜片13的下表面能够保持基板W的上表面。
气囊14设置于顶环主体11与挡护环12之间。通过气囊14，挡护环12能够相对于顶环主体11在铅垂方向上相对移动。
压力控制装置7通过对顶环主体11与膜片13之间供给流体、或者抽真空、或者向大气开放，来分别调整形成于顶环主体11与膜片13之间的各区域的压力。另外，压力控制装置7判定基板W是否已吸附于膜片13。关于压力控制装置7的结构，将在后面详细说明。
在图2中，顶环轴2的下端与顶环1的上表面中央连结。通过未图示的升降机构使顶环轴2升降，从而保持于顶环1的基板W的下表面与研磨垫3a接触或分离。另外，通过未图示的电动机使顶环轴2旋转，从而顶环1旋转，由此所保持的基板W也旋转。
在研磨台3的上表面设置有研磨垫3a。研磨台3的下表面与旋转轴连接，研磨台3能够旋转。研磨液从喷嘴4供给，在基板W的下表面与研磨垫3a已接触的状态下基板W和研磨台3旋转，由此对基板W进行研磨。
图3的顶环头5的一端与顶环轴2连结，另一端与支承轴6连结。通过未图示的电动机使支承轴6旋转来使顶环头5摆动，顶环1在研磨垫3a上与基板交接位置(未图示)之间往复。
接着，说明从图1的搬送机构600b向图2和图3的顶环1交接基板时的动作。
图4A～图4C以及图5是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。图4A～图4C是从侧方观察搬送机构600b和顶环1的图，图5是从上方观察搬送机构600b和顶环1的图。
如图4A所示，在搬送机构600b的手部601上载置有基板W。另外，在基板W的交接中使用挡护环台800。挡护环台800具有对顶环1的挡护环12进行上推的上推销801。此外，挡护环台800可以具有释放喷嘴，但并未图示。
如图5所示，手部601支承基板W的下表面的外周侧的一部分。并且，上推销801和手部601配置成彼此不接触。
在图4A所示的状态下，顶环1下降，并且搬送机构600b上升。由于顶环1的下降，上推销801对挡护环12进行上推，基板W接近于膜片13。当搬送机构600b进一步上升时，基板W的上表面与膜片13的下表面接触(图4B)。
在该状态下，通过使形成于膜片13与顶环主体11之间的区域成为负压，从而在顶环1的膜片13的下表面吸附基板。但是，根据情况，有时也可能在膜片13的下表面未吸附基板W或者暂且吸附了之后就落下。因此，在本实施方式中，如后述那样进行基板W是否已吸附于膜片13的判定(基板吸附判定)。
其后，搬送机构600b下降(图4C)。
接着，对顶环1进行说明。
图6是示意性地表示顶环1和压力控制装置7的结构的图。在膜片13形成有朝着顶环主体11而向上方延伸的周壁13a～13e。利用这些周壁13a～13e，在膜片13的上表面与顶环主体11的下表面之间形成由周壁13a～13e划分出的同心圆状的区域131～135。此外，优选在膜片13的下表面未形成有孔。
以贯通顶环主体11的方式形成有一端与区域131～135分别连通的流路141～145。另外，在挡护环12的正上方设有由弹性膜构成的气囊14，同样地形成有一端与气囊14连通的流路146。流路141～146的另一端与压力控制装置7连接。在流路141～146上也可以设置有压力传感器、流量传感器。
压力控制装置7具有分别设于各流路141～146的阀V1～V6和压力调节器R1～R6、控制部71、压力调整单元72以及进行基板吸附判定的判定部73。
控制部71对阀V1～V6、压力调节器R1～R6以及压力调整单元72进行控制。
压力调整单元72与流路141～146的一端连接，根据控制部71的控制而分别进行区域131～135和气囊14的压力调整。具体而言，压力调整单元72经由各流路141～146而供给空气等流体来对区域131～135和气囊14进行加压、或通过抽真空来对区域131～135和气囊14进行减压、或使区域131～135和气囊14向大气开放。
在图6中，例如，为了对区域135进行加压，控制部71对压力调整单元72进行控制，以使得阀V5打开而向区域135供给空气。将这种情况简述为(控制部71)对区域135进行加压等。
在本实施方式中，利用区域131来进行基板吸附判定。因此，压力调整单元72具有加压机构150，该加压机构150能够通过向区域131送入流体(气体或液体)来对区域131进行加压。
以下，对压力判定进行详细说明。
图7是说明第一实施方式所涉及的压力判定的图。此外，在以下的图中，简化地描绘整体。本实施方式中的加压机构150通过气缸驱动方式来进行加压，具有加压侧气缸21、加压用活塞22、驱动侧气缸23、驱动压力生成部24、驱动用活塞25、连结部件26以及板27。并且，判定部73具有位置传感器28。
加压侧气缸21是顶端21a开口并沿水平方向延伸的圆筒状，在形成于封闭面21b(底面)的开口21c连接有流路141。加压用活塞22为圆盘状，以能够滑动的方式与加压侧气缸21的内表面接触。在加压用活塞22设有流体密封件(未图示)，流体不会在加压侧气缸21内和其外部移动。
驱动侧气缸23与加压侧气缸21分离地相对配置。驱动侧气缸23也是顶端23a开口并沿水平方向延伸的圆筒状，在形成于封闭面23b(底面)的开口23c连接有驱动压力生成部24。驱动用活塞25为圆盘状，以能够滑动的方式与驱动侧气缸23的内表面接触。在驱动用活塞25设有流体密封件(未图示)，流体不会在驱动侧气缸23内和其外部移动。
加压用活塞22的中央部与驱动用活塞25的中央部通过棒状的连结部件26连结，加压用活塞22和驱动用活塞25被一体化。
板27是嵌入并固定于连结部件26的圆环状的部件。板27的直径大于加压侧气缸21和驱动侧气缸23的内径。
通过以上的构造，在板27位于驱动侧气缸23的顶端23a与加压侧气缸21的顶端21a之间的范围内，已被一体化的加压用活塞22和驱动用活塞25能够移动。此外，在进行基板吸附判定之前的待机状态下，板27处于驱动侧气缸23的顶端23a附近(例如板27的一面与驱动侧气缸23的顶端23a接触的位置)，将该位置作为原点。
位置传感器28包括原点检测传感器28a、有基板检测传感器28b、无基板检测传感器28c。原点检测传感器28a配置在驱动侧气缸23的顶端23a附近。有基板检测传感器28b配置在驱动侧气缸23的顶端23a与加压侧气缸21的顶端21a的中央附近。无基板检测传感器28c配置在加压侧气缸21的顶端21a附近。这样，从靠近区域131的一侧开始，按照无基板检测传感器28c、有基板检测传感器28b以及原点检测传感器28a的顺序并排。此外，位置传感器28只要能够检测板27的位置即可，因此也可以替换为能够直接检测板27的位置的任意的传感器。
各位置传感器28检测板27。更具体而言，原点检测传感器28a检测在原点的位置存在板27。有基板检测传感器28b检测在基板W已吸附于膜片13时的规定位置(详情后述)存在板27。无基板检测传感器28c检测在基板W未吸附于膜片13时的规定位置、换言之设定于加压侧气缸21的顶端21a附近的规定位置存在板27。
在吸附基板W时(图4B)，控制部71使除区域131以外的任意的一个以上的区域(在本实施方式中为区域132～135)成为负压。由此，基板W吸附于膜片13的下表面(参照图8A)，但根据情况也有可能失败(参照图8B)。因此，如接下来说明的那样判定基板吸附是否成功。
驱动压力生成部24将压力P1施加于驱动用活塞25。由此，驱动用活塞25、加压用活塞22以及板27被压入而向接近于区域131的方向移动。其结果是，加压侧气缸21内的空气被送入到区域131，从而区域131被加压。此外，此时不要从区域131进行排气。
图8A是表示基板吸附成功的情况的图。在吸附有基板W的情况下，即使对区域131进行了加压，由于将区域132～135已设为负压，因此基板W也不会从膜片13脱落(换言之，压力P1被设定为已被吸附的基板W不会脱落的程度的大小)。因此，即使对区域131进行加压，膜片13也不膨胀，区域131的体积增加小。
因此，随着加压用活塞22向区域131侧移动，区域131的压力(准确地说，由区域131、流路141、加压侧气缸21及加压用活塞22构成的空间的压力，下同)变高。然后，当区域131的压力达到P1时，区域131的压力和来自驱动压力生成部24的压力平衡，加压用活塞22(即板27)的移动停止。
此时，加压用活塞22不到达加压侧气缸21的封闭面21b、并且板27不到达加压侧气缸21的顶端21a，而是板27停止在驱动用活塞25的顶端25a与加压侧缸21的顶端21a之间的位置。通过有基板检测传感器28b检测出在该位置存在板27，判定部73判定为基板W已被吸附。
此外，只要预先掌握在吸附有基板W的情况下板27移动到哪个位置并以能够检测处于该位置的板27的方式配置有基板检测传感器28b即可。
图8B是表示基板吸附失败的情况的图。在未吸附有基板W的情况下，当对区域131进行加压时，膜片13会膨胀，区域131的体积会增加。此时，因膜片13的反弹力而产生压力P2。然而，压力P2小于来自驱动压力生成部24的压力P1。因此，板27会移动，直至加压用活塞22到达加压侧气缸21的封闭面21b(或者直到板27到达加压侧气缸21的顶端21a)为止。通过无基板检测传感器28c检测出在该位置存在板27，判定部73判定为未吸附有基板W。
这样，在基板W已吸附的情况(图8A)下，送入到区域131的加压流体的体积相对变小，在基板W未吸附的情况(图8B)下，送入到区域131的加压流体的体积相对变大。通过检测板27的位置作为与该体积对应的值，能够判定基板吸附的有无。
此外，板27从原点经过有基板检测传感器28b的位置而移动到无基板检测传感器28c的位置。因此，即使在未吸附有基板W的情况下，有基板检测传感器28b也会暂时地检测出板27。即，无论是否吸附有基板W，有基板检测传感器28b都会至少暂时地检测出板27。因此，优选的是，在有基板检测传感器28b不是暂时地而是在规定时间内都检测出板27的情况下，判定部73判定为吸附有基板W。
或者，判定部73也可以在驱动压力生成部24施加压力P1并经过了规定时间(被预计为在基板W未吸附的情况下板27从原点移动到无基板检测传感器28c的位置所需要的时间)以上之后，基于有基板检测传感器28b和无基板检测传感器28c的对板27的检测结果来进行判定。
图9是表示第一实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。此外，假设为：最初，板27位于原点，该情况通过原点检测传感器28a确认。
首先，驱动压力生成部24施加压力P1，由此加压用活塞22对区域131进行加压(步骤S1)。
然后，在有基板检测传感器28b持续规定时间地检测到板27的情况(步骤S2的“是”)下，判定部73判定为基板W的吸附成功(步骤S3)。另一方面，在有基板检测传感器28b暂时检测到板27(步骤S2的“否”)并在其后无基板检测传感器28c检测到板27的情况(步骤S4)下，判定部73判定为基板W的吸附失败(步骤S5)。
这样，在第一实施方式中，利用根据是否吸附有基板W而送入到区域131的加压流体的体积不同、即板27的移动量不同这一点，能够高精度地判定基板吸附的有无。
此外，虽然示出了作为位置传感器28而使用原点检测传感器28a、有基板检测传感器28b以及无基板检测传感器28c的例子，但也可以使用线性量规传感器来始终掌握板27的位置。另外，位置传感器28所检测的只要是在对区域131进行加压时移动的加压机构150的一部分即可，也可以未必是板27。
另外，已说明的基板吸附判定能够在基板W的任意的时机进行，但尤其对研磨前的判定有效。这是因为，在研磨前，有时顶环清洗水等仍存在于基板W时就进行吸附，与研磨后相比，基板吸附失败的可能性高。
(第二实施方式)
在接下来说明的第二实施方式中，加压机构150的结构与第一实施方式不同。
图10是说明第二实施方式所涉及的压力判定的图。本实施方式中的加压机构150通过配重驱动方式进行加压，具有气缸31、配重32、止动件33。而且，判定部73具有位置传感器34。
气缸31为顶端31a开口并沿铅垂方向延伸的圆筒状，在形成于封闭面31b(底面)的开口31c连接有流路141。
配重32由配重主体32a、活塞32b和上表面板32c构成。活塞32b与配重主体32a直接连结而成为一体，也作为气缸31的活塞发挥作用。配重主体32a为圆柱状，其直径比气缸31的内径小。因此，配重主体32a能够在气缸31内上下移动。活塞32b是直径比配重主体32a的直径大的圆盘状，以能够滑动的方式与气缸31的内表面接触。在活塞32b设置有流体密封件(未图示)，流体不会在气缸31内和其外部移动。上表面板32c为直径比配重主体32a和气缸31的内径大的圆盘状。
止动件33配置在气缸31的上方，在其肩部33a的上表面支承配重32的上表面板32c的下表面，由此防止配重32落下。当解除止动件33(即以止动件33的轴33b为中心而使肩部33a倾斜)时，配重32落下。此外，止动件33的解除可以由控制部71进行，也可以手动进行。
也能够将配重主体32a和止动件33认为是第一实施方式中的驱动压力生成部24的替代、将活塞32b认为是第一实施方式中的加压用活塞22的替代。
位置传感器34包括原点检测传感器34a、有基板检测传感器34b以及无基板检测传感器34c。原点检测传感器34a配置在止动件33的肩部33a的稍上方。有基板检测传感器34b配置在止动件33与气缸31的顶端31a之间。无基板检测传感器34c配置在比气缸31的顶端31a稍靠上的位置。与第一实施方式同样，从靠近区域131的一侧开始，按照无基板检测传感器34c、有基板检测传感器34b以及原点检测传感器34a的顺序并排。
各位置传感器34检测配重32的上表面板32c。更具体而言，原点检测传感器34a检测在配重32被止动件33支承的位置(将该位置作为原点)存在上表面板32c。有基板检测传感器34b检测在当基板W已吸附于膜片13时的规定位置(详情后述)存在上表面板32c。无基板检测传感器34c检测在当基板W未吸附于膜片13时的位置、即设定于气缸31的顶端31a附近的规定位置存在上表面板32c。
在本实施方式中，按如下方式判定基板吸附是否成功。
为了进行判定，将止动件33解除。由此，配重32因重力而落下，活塞32b被压入而向接近于区域131的方向移动。其结果是，气缸31内的空气被送入到区域131，从而区域131被加压。此外，此时不要从区域131进行排气。
图11A是表示基板吸附成功的情况的图。在吸附有基板W的情况下，即使对区域131进行了加压，由于将区域132～135已设为负压，因此基板W也不会从膜片13脱落(换言之，配重32的重量被设定为已被吸附的基板W不会脱落的程度)。因此，即使对区域131进行加压，膜片13也不膨胀，区域131的体积增加小。
因此，随着活塞32b向区域131侧(下方)移动，区域131的压力(准确地说，由区域131、流路141、气缸31以及活塞32b构成的空间的压力，以下相同)变高。进而，区域131的压力与由配重32产生的压力会平衡，活塞32b的移动停止。当然，上表面板32c也停止。
此时，活塞32b不到达气缸31的封闭面31b、并且上表面板32c不到达气缸31的顶端31a，而是上表面板32c停止在原点与气缸31的顶端31a之间的位置。通过有基板检测传感器34b检测出在该位置存在上表面板32c，判定部73判定为基板W已被吸附。
此外，只要预先掌握在吸附有基板W的情况下上表面板32c移动到哪个位置并以能够检测处于该位置的上表面板32c的方式配置有基板检测传感器34b即可。
图11B是表示基板吸附失败的情况的图。在未吸附有基板W的情况下，当对区域131进行加压时，膜片13会膨胀，区域131的体积会增加。此时，因膜片13的反弹力而产生压力P2。然而，压力P2小于由配重32产生的压力。因此，配重32会落下，直至活塞32b到达气缸31的封闭面31b、或者上表面板32c到达气缸31的顶端31a为止。通过无基板检测传感器34c检测出在该位置存在上表面板32c，判定部73判定为未吸附有基板W。
这样，在吸附有基板W的情况(图11A)下，送入到区域131的加压流体的体积相对变小，在未吸附有基板W的情况(图11B)下，送入到区域131的加压流体的体积相对变大。通过检测上表面板32c的位置作为与该体积对应的值，能够判定基板吸附的有无。
此外，上表面板32c从原点经过有基板检测传感器34b的位置而移动到无基板检测传感器34c的位置。因此，即使在未吸附有基板W的情况下，有基板检测传感器34b也会暂时地检测出上表面板32c。即，无论是否吸附有基板W，有基板检测传感器34b都会至少暂时地检测出上表面板32c。因此，优选的是，在有基板检测传感器34b不是暂时地而是在规定时间内都检测出上表面板32c的情况下，判定部73判定为基板W已被吸附。
或者，判定部73也可以在解除止动件33并经过了规定时间(被预计为在基板W未吸附的情况下上表面板32c从原点移动到无基板检测传感器34c的位置所需要的时间)以上之后，基于有基板检测传感器34b和无基板检测传感器34c的对上表面板32c的检测结果来进行判定。
图12是表示第二实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。此外，假设为：最初，配重32由止动件33支撑，上表面板32c位于原点，并且该情况通过原点检测传感器34a确认。
首先，解除止动件33，由此配重32落下而对区域131进行加压(步骤S11)。
然后，在有基板检测传感器34b持续规定时间地检测到上表面板32c的情况(步骤S12的“是”)下，判定部73判定为基板W的吸附成功(步骤S13)。另一方面，在有基板检测传感器34b暂时地检测到上表面板32c(步骤S12的“否”)并在其后无基板检测传感器34c检测到上表面板32c的情况(步骤S14)下，判定部73判定为基板W的吸附失败(步骤S15)。
这样，在第二实施方式中，利用根据是否吸附有基板W而送入到区域131的加压流体的体积不同、即上表面板32c的移动量(落下量)不同这一点，能够高精度地判定基板吸附的有无。
此外，虽然示出了作为位置传感器34而使用原点检测传感器28a、有基板检测传感器34b以及无基板检测传感器34c的例子，但也可以使用线性量规传感器来始终掌握上表面板32c的位置。另外，作为位置传感器34，也可以使用光传感器、编码器、接点传感器等。并且，位置传感器34所检测的只要是在对区域131进行加压时移动的加压机构150的一部分即可，也可以未必是上表面板32c。
图13是说明图10的变形例的图。在图10中，活塞32b和配重主体32a被一体化，但如图13所示，它们也可以是独立的部件。在该情况下，设置于气缸31内的活塞32b通过贯通气缸31的上表面的活塞杆32d而与设置于气缸31的上方的配重主体32a连结。并且，在配重主体32a的一部分(例如下部)设置凸部32e，位置传感器34检测该凸部32e。
此外，在以下的各实施方式中，也主要对活塞与配重主体为一体的结构进行说明，但它们仍然可以是独立的部件。
(第三实施方式)
接下来说明的第三实施方式使用对区域131的压力进行测量的压力计来代替在第一以及第二实施方式中已说明的位置传感器28、34。以下，以在第二实施方式中示出的加压机构150为例进行说明，但也能够应用于第一实施方式。
图14是说明第三实施方式所涉及的压力判定的图。本实施方式中的判定部73具有压力计40。压力计40只要能够测量区域131的压力即可，例如设置于流路141，但也可以设置于其他位置。将配重32由止动件33支承的情况下的区域131的压力(初始压力)设为P0。
图15A是表示基板吸附成功的情况的图。在吸附有基板W的情况下，配重32落下而将空气送入到区域131，但膜片13不会膨胀，区域131的体积增加小。因此，由于所送入的空气，区域131的压力变高。将此时的压力设为P11。
图15B是表示基板吸附失败的情况的图。在未吸附有基板W的情况下，配重32落下而将空气送入到区域131，但相应地，膜片13会膨胀，区域131的体积会增加。因此，区域131的压力是稍微变高的程度。将此时的压力设为P12。在此，成为压力P0＜压力P12＜压力P11的关系。
因此，在由压力计40测量出的压力达到了P11的情况下，判定部73能够判定为吸附有基板W。另一方面，在测量出的压力未达到P11的情况下，判定部73能够判定为未吸附有基板W。
此外，区域131的压力从压力P0经过压力P12而达到压力P11。因此，即使在吸附有基板W的情况下，区域131的压力也会暂时地成为P12。即，无论是否吸附有基板W，区域131的压力都会至少暂时地成为P12。因此，优选的是，判定部73并不是在压力达到了P12的时刻就判定为未吸附有基板W，而是基于直到最后在经过规定时间以上后，区域131的压力是否达到了P11来进行判定。
或者，也可以是，在区域131的压力不是暂时地而是在规定时间内都不会变得比P12高的情况下，判定部73判定为未吸附有基板W。
图16是表示第三实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。假设为：最初，配重32由止动件33支撑，上表面板32c位于原点，并且该情况通过原点检测传感器34a确认。
首先，解除止动件33，由此锤32落下而对区域131进行加压(步骤S21)。然后，在经过规定时间之前区域131的压力达到了P11的情况下(步骤S22的“是”，步骤S23的“否”)，判定部73判定为基板W的吸附成功(步骤S24)。另一方面，在即使经过规定时间而区域131的压力也未达到P11的情况下(步骤S23的“是”)，判定部73判定为基板W的吸附失败(步骤S25)。
这样，在第三实施方式中，利用根据是否吸附有基板W而区域131的压力不同这一点，能够高精度地判定基板吸附的有无。
(第四实施方式)
图17是说明第四实施方式所涉及的压力判定的图。加压机构150具有气缸41、配重42和止动件43。
气缸41为沿铅垂方向延伸的圆筒状，在下表面411形成有开口41a、41b，在上表面412形成有开口41c，在侧面413形成有开口41d。即，开口41a、41b位于活塞42b的下侧，开口41d位于活塞42b的上侧。开口41b经由流路141a而与流路141连接。开口41a既能够开放，也能够使用塞子(图17中未图示)等来封闭。开口41d既能够开放，也能够与真空装置(未图示)连接。开口41a、41d的开放和封闭等的切换既可以由控制部71进行，也可以手动进行。
配重42由配重主体42a、活塞42b和上表面板42c构成。活塞42b与配重主体42a直接连结而成为一体，也作为气缸41的活塞而发挥作用。配重主体42a为圆柱状，其直径比气缸41的内径小。另外，配重主体42a贯通气缸41的开口41c，以能够滑动的方式与开口41c的内表面接触。活塞42b是直径比配重主体42a的直径大的圆盘状，以能够滑动的方式与气缸41的内表面接触。上表面板42c是直径比配重主体42a和开口41c的内径大的圆盘状。
止动件43具有肩部43a，肩部43a位于配重42的上表面板42c的上方。因此，当上表面板42c的上表面抵接于肩部43a的下表面时，上表面板42c不会进一步向上方移动。止动件43既可以是与气缸41的上表面412连结或者一体化的部件，也可以是与气缸41独立的部件。
通过这样的结构，气缸41的内部被配重42的活塞42b分割为下部空间A1和上部空间A2。此外，只要在下部空间A1设有开口41a～41b、在上部空间A2设置开口41c、41d即可，开口41a～41d的位置并不限制于图17所示的位置。另外，在活塞42b设置有流体密封件(未图示)，流体不会在下部空间A1与上部空间A2之间移动。同样地，在气缸41的上表面412上的开口41c也设置有流体密封件(未图示)，流体不会在上部空间A2与气缸41的外部之间移动。
判定部73具有位置传感器44和压力计45。
位置传感器44包括原点检测传感器44a和无基板检测传感器44b。原点检测传感器44a配置在比止动件43的肩部43a稍靠下的位置。无基板检测传感器44b配置在比气缸41的上表面412稍靠上的位置。此外，也可以不设置有基板检测传感器。
原点检测传感器44a检测在与肩部43a抵接的位置(将该位置作为原点)存在上表面板42c。无基板检测传感器44b检测在基板W未吸附于膜片13时的位置、即设定于气缸41的上表面412附近的规定位置存在上表面板42c。
压力计45只要能够测量区域131的压力即可，例如设置于流路141a，但也可以设置于其他位置。
另外，本实施方式的压力控制装置7还具有切换单元151和研磨压力控制器152。流路141经由流路141a而与加压机构150(的气缸41)连接，并且经由流路141b而与研磨压力控制器152连接。
切换单元151是切换阀或三通阀，对使区域131经由流路141而与气缸41的开口41b连通还是使区域131经由流路141而与研磨压力控制器152连通进行切换。换言之，切换单元151对使流路141与流路141a连通还是使流路141与流路141b连通进行切换。该切换既可以由控制部71进行，也可以手动进行。研磨压力控制器152在研磨时将研磨用的压力施加于区域131。
图18是表示待机时、即基板吸附判定前的压力控制装置7的图。切换单元151使流路141与流路141a连通。另外，开口41a开放。然后，从开口41d对上部空间A2抽真空(吸引)，使其成为负压。由此，配重42上升，直至上表面板42c抵接于肩部43a为止。将此时的区域131的压力设为P0。在使上部空间A2变为负压时，预先使下部空间A1开放，由此能够防止对膜片13施加负压。
另外，也可以不使上部空间A2变为负压而对下部空间A1进行加压来使配重42上升。但是，在基板吸附判定动作开始时，膜片13也会被加压，也有对吸附判定产生影响的可能性。因此，优选使上部空间A2变为负压。
在本实施方式中，按如下方式来判定基板吸附是否成功。在进行判定时，封闭开口41a，使开口41d开放。这样一来，配重42由于重力而落下，活塞42b被压入而向接近于区域131的方向移动，其结果是，气缸41中的下部空间A1内的空气被送入到区域131，从而区域131被加压。此外，此时不要从区域131进行排气。
图19A是表示基板吸附成功的情况的图。配重42落下而将空气送入到区域131，但膜片13几乎不膨胀，因此区域131的压力变高。将此时的压力设为P11。根据压力计40，区域131的压力达到了P11，由此判定部73能够判定为基板W已被吸附。在该情况下，可以不将位置传感器44用于判定。
当基板W的吸附成功时，如图20所示，切换单元151使流路141与流路141b连通，利用研磨压力控制器152而将区域131加压为研磨用。此外，区域132～135也可以由控制部71加压。按这种方式，基板W的下表面被研磨垫3a研磨。此时，使开口41a开放，从开口41d使上部空间A2成为负压，由此将配重42设为待机时的状态。即，在进行研磨的同时，使配重42复位到原点。
图19B是表示基板吸附失败的情况的图。配重42落下而将空气送入到区域131，与此相应地，膜片13会膨胀，区域131的体积会增加。此时，因膜片13的反弹力而产生压力。然而，该压力小于由配重42产生的压力。因此，配重42会落下，直至活塞42b到达气缸41的下表面411、或者上表面板42c到达气缸41的上表面412为止。通过无基板检测传感器43b检测出在该位置存在上表面板42c，判定部73判定为未吸附有基板W。在该情况下，可以不将压力计45用于判定。
这样，在本实施方式中，基板W的吸附成功根据区域131的压力、换言之根据压力计45的压力测量结果来判定。另一方面，基板W的吸附失败通过由无基板检测传感器43b进行的上表面板42c的检测来判定。
图21是表示第四实施方式中的基板吸附判定的程序的一例的流程图。将开口41a封闭，并使开口41d开放，由此配重42落下而对区域131进行加压(步骤S31)。
在由压力计45测量的区域131的压力达到了P11的情况(步骤S32的“是”)下，判定部73判定为基板W的吸附成功(步骤S33)。不需要等待经过规定时间而直至基板W的吸附成功的判定这一点与第一实施方式(图9的步骤S2)和第二实施方式(图12的步骤S12)不同。
另一方面，在由无基板检测传感器43c检测到上表面板42c的情况(步骤S4的“是”)下，判定部73判定为基板W的吸附失败(步骤S35)。不需要等待经过规定时间而直至基板W的吸附失败的判定这一点与第三实施方式(图16的步骤S23)不同。
当基板吸附判定完成时，使开口41a开放，从开口41d使上部空间A2成为负压，由此将配重42设为待机时的状态。
这样，在第四实施方式中，根据压力计45的压力测量结果来判定基板W的吸附成功，通过无基板检测传感器43b来判定基板W的吸附失败。因此，能够迅速地得到判定结果。
图22是说明图17的变形例的图。在图17中，活塞42b和配重主体32a被一体化，但如图22所示，它们也可以是独立的部件。在该情况下，设置于气缸41内的活塞42b通过贯通气缸41c的上表面412的开口41c的活塞杆42d而与设置于气缸41的上方的配重主体42a连结。并且，在配重主体42a的一部分(例如下部)设置凸部42e，位置传感器44检测该凸部42e。
此外，在上述的各实施方式中，也可以代替位置传感器、压力计而使用对送入到区域131的流体的累计量进行测定的累计流量计。具体而言，如图23A所示，将累计流量计81作为判定部73而设置于流路141。然后，向流路141送入流体以使得区域131成为规定的压力。
在吸附有基板W的情况下，膜片13不膨胀，因此区域131的体积增加小(图23B)。因此，即使送入到区域131的流体的量(相对而言)少，区域131也成为规定的压力。另一方面，在未吸附有基板W的情况下，膜片13会膨胀，因此区域131的体积增加大(图23C)。因此，如果不向区域131送入(相对而言)较多的流体，则区域131就不会达到规定的压力。因此，能够根据由累计流量计81测量的流体的累计流量来判定是否吸附有基板W。
另外，虽然示出了将中央的区域131用于基板吸附判定的例子，但也可以将其他区域用于基板吸附判定。
并且，在各实施方式中，对区域131进行加压，利用在基板吸附成功时区域131的体积增加小、在基板吸附失败时区域131的体积增加变大这点来进行基板吸附判定。相反，也可以对区域131吸引来进行减压，利用在基板吸附成功时区域131的体积减少小、在基板吸附失败时区域131的体积减少变大来进行基板吸附判定。在该情况下，只要以膜片13能够向内侧(顶环主体11侧)变形的方式设计顶环1即可。
上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的常识的人员能够实施本发明为目的来记载的。只要是本领域技术人员，就当然能够做出上述实施方式的各种的变形例，本发明的技术思想也可适用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，应该设为按照由权利要求书定义的技术思想的最大范围。
(第五实施方式)
化学机械研磨(CMP)是一种如下的技术：一边向研磨面上供给浆料，一边将晶片按压于研磨面，在浆料的存在下使晶片与研磨面滑动接触，由此研磨晶片的表面。在晶片的研磨中，晶片被研磨头按压于研磨面。晶片的表面通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用而平坦化。
图51是示意性地表示研磨头的剖视图。研磨头600具有与晶片W1的上表面接触的弹性膜610。该弹性膜610具有形成多个压力室601～604的形状，能够独立地调节各个压力室601～604内的压力。因此，研磨头600能够以不同的力来按压与这些压力室601～604对应的晶片W1的多个区域，能够实现晶片W1的所希望的膜厚轮廓。
当晶片W1的研磨结束时，被研磨后的晶片W1由搬送装置搬送到下一工序。如图52所示，下一个晶片W2由搬送装置运送至研磨头600的下方的交接位置。同时地，研磨头600被液体(例如纯水)清洗，从研磨头600除去浆料、研磨屑。然后，下一个晶片W2被保持于研磨头600，由研磨头600搬送到研磨面的上方位置。晶片W2被研磨头600按压于研磨面，在浆料的存在下被研磨。
然而，如图53所示，有时在晶片W2的上表面与研磨头600的弹性膜610之间存在有在研磨头600的清洗中使用过的液体Q。当该液体Q横跨多个压力室而进行了扩散时，相邻的压力室内的压力就会传递给液体Q，导致不期望的力施加于晶片W2。在图53所示的例子中，为了降低晶片W2的中央部的研磨速率，尽管降低了中央的压力室601内的压力，但相邻的压力室602的压力会经由液体Q而施加于晶片W2的中央部。作为结果，无法降低晶片W的中央部的研磨速率。这样，存在于晶片W2与研磨头600之间的液体Q会妨碍研磨头600对晶片W2施加适当的力。
因此，第五实施方式提供一种如下的方法：能够从被研磨的晶片的上表面除去液体，研磨头能够对晶片施加适当的力。另外，第五实施方式提供一种能够从晶片的上表面除去液体的弹性膜。
根据第五实施方式，提供以下的方案。
在一方案中，提供一种研磨晶片的方法，使用具有由弹性膜形成的中心侧压力室和外侧压力室的研磨头来对晶片进行研磨，其中，使所述弹性膜的中央部与所述晶片的上表面的中央部接触，其后，使所述弹性膜的外周部与所述晶片的上表面的外周部接触，由此从所述晶片的上表面除去液体，利用所述弹性膜将所述晶片的下表面按压于研磨面，从而对所述晶片的下表面进行研磨。
在一方案中，在使所述中心侧压力室内的压力高于所述外侧压力室内的压力的状态下，使所述弹性膜的中央部与晶片的上表面的中央部接触。
在一方案中，所述中心侧压力室与气缸连通，在气缸的活塞放置有配重。
在一方案中，提供一种研磨晶片的方法，使用具有由弹性膜形成的中心侧压力室和外侧压力室的研磨头来对晶片进行研磨，其中，使所述弹性膜与所述晶片的上表面接触，其后，按照所述外侧压力室、所述中心侧压力室的顺序在所述外侧压力室和所述中心侧压力室内形成真空，从而使存在于所述晶片的上表面的液体向外侧移动，其后，利用所述弹性膜将所述晶片的下表面按压于研磨面，从而从所述晶片的上表面除去液体，利用所述研磨头使所述晶片的下表面与所述研磨面滑动接触，从而对所述晶片的下表面进行研磨。
在一方案中，按照所述中心侧压力室、所述外侧压力室的顺序向所述中心侧压力室和所述外侧压力室内供给压缩气体，从而利用所述弹性膜来将所述晶片的下表面按压于所述研磨面，进而从所述晶片的上表面除去液体。
在一方案中，所述外侧压力室和所述中心侧压力室至少包括第一压力室、第二压力室以及第三压力室，所述第二压力室位于所述第一压力室的外侧，所述第三压力室位于所述第二压力室的外侧，并按照所述第三压力室、所述第二压力室、所述第一压力室的顺序在所述第三压力室、所述第二压力室、所述第一压力室内形成真空，从而使存在于所述晶片的上表面的液体向外侧移动。
在一方案中，提供一种研磨晶片的方法，使用研磨头来对晶片进行研磨，其中，从搬送装置上的所述晶片的上表面除去液体，其后，利用所述研磨头来保持所述搬送装置上的所述晶片，利用所述研磨头将所述晶片的下表面按压于研磨面，从而对所述晶片的下表面进行研磨。
在一方案中，从所述搬送装置上的所述晶片的上表面除去液体的工序是如下工序：利用所述搬送装置使所述晶片倾斜，从而从所述晶片的上表面除去液体。
在一方案中，从所述搬送装置上的所述晶片的上表面除去液体的工序是如下工序：利用所述搬送装置使所述晶片摆动，从而从所述晶片的上表面除去液体。
在一方案中，从所述搬送装置上的所述晶片的上表面除去液体的工序如下工序：通过向所述搬送装置上的所述晶片的上表面输送气体的喷流，从而从所述晶片的上表面除去液体。
在一方案中，提供一种研磨晶片的方法，使用具有弹性膜的研磨头来对晶片进行研磨，其中，使所述弹性膜与所述晶片的上表面接触，并使存在于所述晶片的上表面的液体流入形成于所述弹性膜的液体流路，由此从所述晶片的上表面除去液体，其后，利用所述弹性膜将所述晶片的下表面按压于研磨面，从而对所述晶片的下表面进行研磨。
在一方案中，所述弹性膜具有与所述晶片的上表面接触的接触面，所述液体流路具有开口部和横孔，该开口部在所述接触面开口，该横孔与所述开口部连接且在所述弹性膜内延伸，所述横孔在所述弹性膜的外侧面开口。
在一方案中，使存在于所述晶片的上表面的液体流入所述液体流路的工序是如下工序：通过所述液体流路对存在于所述晶片的上表面的液体进行吸引的工序，所述液体流路与连接于所述弹性膜的吸引管线连通。
在一方案中，所述弹性膜具有与所述晶片的上表面接触的接触面，所述液体流路是形成于所述接触面的槽。
在一方案中，在所述弹性膜的内部的所述槽的宽度大于在所述接触面的所述槽的宽度。
在一方案中，提供一种弹性膜，该弹性膜用于将晶片按压于研磨面，其中，所述弹性膜具备：接触部，该接触部具有能够与所述晶片接触的接触面；以及外壁部，该外壁部与所述接触部连接，并且，所述接触部具有开口部和横孔，该开口部在所述接触面开口，该横孔与所述开口部连接且在所述接触部内延伸。
在一方案中，所述横孔在所述弹性膜的外侧面开口。
在一方案中，所述横孔在所述接触部的与所述接触面相反的一侧的面开口。
在一方案中，提供一种弹性膜，该弹性膜用于将晶片按压于研磨面，其中，所述弹性膜具备：接触部，该接触部具有能够与所述晶片接触的接触面；以及外壁部，该外壁部与所述接触部连接，并且，所述接触部具有形成于所述接触面的槽。
在一方案中，在所述接触部的内部的所述槽的宽度大于在所述接触面上的所述槽的宽度。
以下，参照附图来对本发明的第五实施方式进行说明。
图24是表示研磨装置的一实施方式的示意图。如图24所示，研磨装置具备：研磨台3，该研磨台3支承研磨垫2；研磨头1，该研磨头1将作为基板的一例的晶片W按压于研磨垫2；台电动机6，该台电动机6使研磨台3旋转；以及浆料供给喷嘴5，该浆料供给喷嘴5用于向研磨垫2上供给浆料。研磨垫2的表面构成对晶片W进行研磨的研磨面2a。
研磨台3与台电动机6连结，构成为使研磨台3和研磨垫2一体地旋转。研磨头1固定于研磨头轴11的端部，研磨头轴11以能够旋转的方式支承于头臂15。头臂15以能够旋转的方式支承于支轴16。
按如下方式对晶片W进行研磨。一边使研磨台3及研磨头1向图24的箭头所示的方向旋转，一边从浆料供给喷嘴5向研磨台3上的研磨垫2的研磨面2a供给浆料。晶片W一边被研磨头1旋转，一边在研磨垫2与晶片W之间存在有浆料的状态下被研磨头1按压于研磨垫2的研磨面2a。晶片W的表面通过浆料的化学作用和浆料中所含的磨粒的机械作用而被研磨。
研磨装置还具备动作控制部9，该动作控制部9对研磨头1、研磨台3及浆料供给喷嘴5的动作进行控制。动作控制部9由至少一台计算机构成。
接着，对研磨头1进行说明。图25是表示研磨头1的剖视图。研磨头1具备：载体31，该载体31固定于研磨头轴11的端部；弹性膜34，该弹性膜34安装于载体31的下部；以及挡护环32，该挡护环32配置于载体31的下方。挡护环32配置在弹性膜34的周围。该挡护环32是为了在晶片W的研磨中不使晶片W从研磨头1飞出而保持晶片W的环状的结构体。
弹性膜34具备接触部35、与接触部35连接的内壁部36a、36b、36c以及外壁部36d，其中，该接触部35具有能够与晶片W的上表面接触的接触面35a。接触部35具有与晶片W的上表面实质上相同的大小以及相同的形状。内壁部36a、36b、36c以及外壁部36d是排列成同心状的环状壁。外壁部36d位于内壁部36a、36b、36c的外侧，配置成包围内壁部36a、36b、36c。在本实施方式中，设置有三个内壁部36a、36b、36c，但本发明并不限定于本实施方式。在一实施方式中，可以仅设置一个或两个内壁部，或者也可以设置四个以上的内壁部。
在弹性膜34与载体31之间设置有四个压力室25A、25B、25C、25D。压力室25A、25B、25C、25D由弹性膜34的接触部35、内壁部36a、36b、36c以及外壁部36d形成。即，压力室25A位于内壁部36a内，压力室25B位于内壁部36a与内壁部36b之间，压力室25C位于内壁部36b与内壁部36c之间，压力室25D位于内壁部36c与外壁部36d之间。中央的压力室25A为圆形，其他压力室25B、25C、25D为环状。这些压力室25A、25B、25C、25D同心地排列。压力室25B位于压力室25A的外侧，压力室25C位于压力室25B的外侧，压力室25D位于压力室25C的外侧。
在压力室25A、25B、25C、25D分别连接有气体移送管线F1、F2、F3、F4。气体移送管线F1、F2、F3、F4的一端与设置于设置有研磨装置的工厂的作为公共事业资源供给源的压缩气体供给源(未图示)连接。压缩空气等压缩气体通过气体移送管线F1、F2、F3、F4而分别向压力室25A、25B、25C、25D供给。
在载体31与挡护环32之间配置有环状的膜片(滚动隔膜)37，在该膜片37的内部形成有压力室25E。压力室25E经由气体移送管线F5而与上述压缩气体供给源连结。压缩气体通过气体移送管线F5而向压力室25E内供给，压力室25E将挡护环32向研磨垫2的研磨面2a按压。
气体移送管线F1、F2、F3、F4、F5经由安装于研磨头轴11的旋转接头40而延伸。在与压力室25A、25B、25C、25D、25E连通的气体移送管线F1、F2、F3、F4、F5分别设置有压力调节器R1、R2、R3、R4、R5。来自压缩气体供给源的压缩气体通过压力调节器R1～R5而分别独立地向压力室25A～25E内供给。压力调节器R1～R5构成为调节压力室25A～25E内的压缩气体的压力。
压力调节器R1～R5能够使压力室25A～25E的内部压力彼此独立地变化，由此，能够独立地调节对晶片W所对应的四个区域即中央部、内侧中间部、外侧中间部及边缘部的研磨压力和挡护环32对研磨垫2的按压力。气体移送管线F1、F2、F3、F4、F5也分别与大气开放阀(未图示)连接，也能够使压力室25A～25E向大气开放。在本实施方式中，弹性膜34形成四个压力室25A～25D，但在一实施方式中，弹性膜34也可以形成少于四个或者多于四个的压力室。
压力调节器R1～R5与动作控制部9连接。动作控制部9将压力室25A～25E各自的目标压力值传送至压力调节器R1～R5，压力调节器R1～R5以将压力室25A～25E内的压力维持为对应的目标压力值的方式进行动作。
研磨头1能够对晶片W的多个区域分别施加独立的研磨压力。例如，研磨头1能够以不同的研磨压力将晶片W的表面的不同区域按压于研磨垫2的研磨面2a。因此，研磨头1能够控制晶片W的膜厚轮廓而实现作为目标的膜厚轮廓。
真空管线L1、L2、L3、L4、L5分别与气体移送管线F1、F2、F3、F4、F5连接。在真空管线L1、L2、L3、L4、L5分别安装有真空阀V1、V2、V3、V4、V5。真空阀V1、V2、V3、V4、V5是电磁阀、电动阀或气动阀等致动器驱动型阀。真空阀V1～V5与动作控制部9连接，真空阀V1～V5的动作由动作控制部9控制。当打开真空管线L1、L2、L3、L4、L5时，在对应的压力室25A、25B、25C、25D、25E内形成真空。
当研磨头1保持晶片W时，在弹性膜34的接触部35与晶片W已接触的状态下打开真空阀V2、V3、V4，在压力室25B、25C、25D内形成真空。形成这些压力室25B、25C、25D的接触部35的部位向上方凹陷，研磨头1能够通过弹性膜34的吸盘效应来吸附晶片W。另外，当向该压力室25B、25C、25D供给压缩气体而解除吸盘效应时，研磨头1能够释放晶片W。
图26是向图24所示的研磨头1搬送晶片的搬送装置的俯视图。如图26所示，晶片W由搬送装置44搬送到研磨头1。研磨头1能够在图26的实线所示的研磨位置P1与虚线所示的交接位置P2之间移动。更具体而言，通过头臂15以支轴16为中心旋转，研磨头1能够在研磨位置P1与交接位置P2之间移动。研磨位置P1位于研磨垫2的研磨面2a的上方，交接位置P2位于研磨面2a的外侧。
搬送装置44具备供晶片W载置的搬送台45、使搬送台45上下移动的升降装置47、以及使搬送台45和升降装置47一体地沿水平方向移动的水平移动装置49。要被研磨的晶片W放置于搬送台45上，与搬送台45一起被水平移动装置49移动到交接位置P2。在研磨头1处于交接位置P2时，升降装置47使搬送台45上升。研磨头1保持搬送台45上的晶片W，与晶片W一起移动到研磨位置P1。
浆料供给喷嘴5向旋转的研磨垫2的研磨面2a供给浆料，另一方面，研磨头1一边使晶片W旋转，一边将晶片W按压于研磨垫2的研磨面2a，使晶片W与研磨面2a滑动接触。晶片W的下表面通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用而被研磨。
在研磨晶片W后，研磨头1与晶片W一起移动到交接位置P2。然后，将研磨后的晶片W转交给搬送台45。搬送台45使晶片W移动至下一工序。在交接位置P2配置有清洗喷嘴53，该清洗喷嘴53向研磨头1供给液体(例如纯水等冲洗液)来清洗研磨头1。清洗喷嘴53朝向研磨头1。释放了晶片W的研磨头1被从清洗喷嘴53供给的液体清洗。
在研磨头1的清洗中，接着被研磨的晶片由搬送台45移动到研磨头1的下方的接受位置P2。当研磨头1的清洗结束时，升降装置47使载置有下一个晶片的搬送台45上升。然后，清洗后的研磨头1保持下一个晶片，并移动到研磨位置P1。按这种方式，连续地对多个晶片进行研磨。
但是，在研磨头1的清洗中，接着被研磨的晶片移动到研磨头1的下方的接受位置P2，因此液体会下落到晶片的上表面。存在于晶片的上表面的液体如参照图53所说明的那样会妨碍研磨头1对晶片施加适当的力。一个解决方案是在研磨头1的清洗结束之后再使下一个晶片移动到接受位置P2。但是，这样的动作会使研磨装置的生产率降低。
因此，在本实施方式中，如下这样从晶片的上表面除去液体。图27是表示从晶片的上表面除去液体时的研磨头1的示意图。在图27中，省略了研磨头1的详细结构。在保持被研磨的晶片W之前，使研磨头1的中心侧的压力室25A、25B、25C内的压力高于外侧的压力室25D内的压力。更具体而言，动作控制部9向压力调节器R1、R2、R3(参照图25)发出指令而向压力室25A、25B、25C内供给压缩气体，与此同时，动作控制部9打开真空阀V4而在压力室25D内形成真空。
在一实施方式中，也可以是，动作控制部9打开与气体移送管线F1、F2、F3连接的大气开放阀(未图示)而使压力室25A、25B、25C内向大气开放，与此同时，动作控制部9打开真空阀V4而在压力室25D内形成真空。并且，在一实施方式中，也可以是，动作控制部9向压力调节器R1、R2、R3(参照图25)发出指令而向压力室25A、25B、25C内供给压缩气体，与此同时，动作控制部9打开与气体移送管线F4连接的大气开放阀(未图示)而使压力室25D内大气开放。
压力室25A、25B、25C内的压力与压力室25D内的压力之间的差使弹性膜34的接触部35的中央部膨胀，使接触部35的中央部向晶片W突出。在接触部35的中央部突出的状态下，研磨头1朝向晶片W下降，使弹性膜34与晶片W的上表面接触。如图28所示，弹性膜34的中央部、即接触部35的中央部最先与晶片W的上表面的中央部接触。弹性膜34将存在于晶片W的上表面的液体Q向外侧挤出。
进一步地，使研磨头1下降而使接触部35的大部分与晶片W的上表面接触。更详细而言，如图29所示，在弹性膜34的中央部与晶片W的上表面的中央部一直接触的状态下使弹性膜34的外周部、即接触部35的外周部与晶片W的上表面的外周部接触。弹性膜34将存在于晶片W的上表面的液体Q进一步向外侧挤出，将液体Q从晶片W的上表面除去。其后，研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
这样，存在于晶片W的上表面的液体Q被中央部突出的弹性膜34向晶片W的外侧移动，从晶片W的上表面除去。因此，研磨头1能够在弹性膜34与晶片W的上表面之间以实质上不存在液体Q的状态保持晶片W。作为结果，形成压力室25A、25B、25C、25D的弹性膜34能够对晶片W施加期望的力，研磨头1能够实现晶片W的所希望的膜厚轮廓。
由于弹性膜34柔软，因此即使压力室25A、25B、25C内为低压，弹性膜34也容易膨胀。若弹性膜34的膨胀过大，则有可能在弹性膜34按压晶片W时向晶片W施加过量的负荷。通过压力调节器R1、R2、R3，能够将压力室25A、25B、25C内维持在低压(例如25hPa以下)，但是，有时要降低至作为目标的低压力的程度需要较长的时间，且压力室25A、25B、25C内的压力不稳定。
因此，在一实施方式中，如图30所示，使用气缸41与配重42的组合来代替压力调节器R1、R2、R3而将压缩气体输送至压力室25A、25B、25C。压力室25A、25B、25C经由气体移送管线F1、F2、F3与共用的气缸41连通。气缸41配置为铅垂姿势。在研磨头1保持晶片W之前，配重42放置在气缸41的活塞41A上，向下方按压活塞41A。气缸41内的气体被送入到压力室25A、25B、25C内，因此弹性膜34的中央部会膨胀。与图27所示的实施方式同样地，在压力室25D形成真空。在一实施方式中，也可以是，动作控制部9打开与气体移送管线F4连接的大气开放阀(未图示)而使压力室25D内向大气开放。
弹性膜34的膨胀通过气缸41的直径和活塞41A的行程距离来调整。若配重42过轻，则弹性膜34不膨胀而导致活塞41A在中途停止，因此使用活塞41A以适当的速度下降的配重42。根据本实施方式，气缸41与配重42的组合能够稳定地维持压力室25A、25B、25C内的低压，作为结果，能够适当地控制弹性膜34的膨胀。
图31是表示弹性膜34的其他实施方式的示意图。在该实施方式中，内壁部36a、36b、36c的纵向长度长于外壁部36d的纵向长度，内壁部36a、36b、36c的下端位于比外壁部36d的下端低的位置。内壁部36a、36b、36c与外壁部36d的纵向长度的差异使弹性膜34的接触部35的中央部朝向晶片W突出。
图32是表示研磨头1的其他实施方式的示意图。在本实施方式中，载体31的下部具有固定有内壁部36a、36b、36c的第一面31a和固定有外壁部36d的第二面31b。第一面31a位于比第二面31b低的位置。内壁部36a、36b、36c的下端位于比外壁部36d的下端低的位置。载体31的第一面31a与第二面31b的高度的差异使弹性膜34的接触部35的中央部朝向晶片W突出。
图31以及图32所示的弹性膜34与图27至图29所示的实施方式同样地，在与晶片W的上表面接触时，能够将存在于晶片W的上表面的液体Q向外侧挤出，将液体Q从晶片W的上表面除去。此外，在图31以及图32所示的实施方式中，也可以不在压力室25A、25B、25C内的压力与压力室25D内的压力之间设置差。具体而言，压力调节器R1、R2、R3、R4也可以将压力室25A、25B、25C、25D内的压缩气体的压力维持为相同。
接着，参照图33至图36来对从晶片W的上表面除去液体的方法的其他实施方式进行说明。没有特别说明的本实施方式的详情与上述的实施方式相同，因此省略其重复的说明。
如图33所示，使研磨头1朝向晶片W的上表面下降。在晶片W的上表面存在有液体Q。如图34所示，使弹性膜34的接触部35与晶片W的上表面上的液体Q接触，再将弹性膜34的接触部35按压于晶片W的上表面。此时，液体Q的一部分从晶片W的上表面洒落。
如图35所示，以从位于外侧的压力室25D朝向位于中心侧的压力室25B的顺序(即按压力室25D、25C、25B的顺序)而在压力室25D、25C、25B内依次形成真空。构成压力室25D、25C、25B的接触部35的部位由于真空而向上方凹陷，在弹性膜34与晶片W的上表面之间形成空间。晶片W的上表面上的液体Q依次流入到这些空间内，形成朝向晶片W的外侧的液体Q的流动。
其后，研磨头1将晶片W运送至研磨垫2的上方位置，如图36所示，利用弹性膜34来将晶片W的下表面按压于研磨垫2的研磨面2a。此时，动作控制部9向压力调节器R2、R3、R4发出指令，以从位于中心侧的压力室25B朝向位于外侧的压力室25D的顺序(即按照压力室25B、25C、25D的顺序)向压力室25B、25C、25D内供给压缩气体。保持在弹性膜34与晶片W的上表面之间的空间内的液体Q被弹性膜34的接触部35按压而向晶片W的外侧移动，从晶片W的上表面被除去。
其后，研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
接着，参照图37至图39来对从晶片W的上表面除去液体的方法的其他实施方式进行说明。没有特别说明的本实施方式的详情与上述的实施方式相同，因此省略其重复的说明。图37是表示图26所示的搬送装置44的变形例的示意图。没有特别说明的本实施方式的详情与图26所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。
如图37所示，搬送装置44具备使搬送台45倾斜的倾动装置55。该倾动装置55保持于升降装置47，与搬送台45一体地上下移动。倾动装置55具有水平延伸的支承轴55a和使支承轴55a旋转的旋转装置55b。支承轴55a与搬送台45连结，旋转装置55b固定于升降装置47。旋转装置55b构成为能够使支承轴55a和搬送台45旋转规定的角度。旋转装置55b具备伺服电动机等致动器(未图示)。
搬送台45上的晶片W通过水平移动装置49移动到交接位置P2。研磨头1由从清洗喷嘴53供给的液体清洗。在研磨头1的清洗中使用过的液体会落下到搬送台45上的晶片W的上表面。图38是从图37所示的箭头A所示的方向观察的搬送装置44的图。如图38所示，在晶片W的上表面存在液体Q。因此，如图39所示，倾动装置55在晶片W被保持于研磨头1之前使搬送台45和晶片W一体地倾斜。液体Q从已倾斜的晶片W的上表面洒落，由此，液体Q从晶片W的上表面被除去。
在从晶片W的上表面除去了液体Q之后，倾动装置55使晶片W再次返回到水平姿势。其后，晶片W被保持于研磨头1。研磨头1将晶片W运送至研磨垫2的上方的研磨位置P1(参照图26)，利用弹性膜34来将晶片W的下表面按压于研磨垫2的研磨面2a。研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
根据本实施方式，在从晶片W的上表面除去了液体Q之后再将晶片W保持于研磨头1。因此，在晶片W的上表面与研磨头1的弹性膜34之间不存在液体Q，弹性膜34能够对晶片W施加期望的力，研磨头1能够实现晶片W的所希望的膜厚轮廓。
图40和图41是说明从晶片W的上表面除去液体的方法的又一其他实施方式的示意图。没有特别说明的本实施方式的详情与图26所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。
如图40所示，搬送台45上的晶片W被水平移动装置49移动到交接位置P2。研磨头1由从清洗喷嘴53供给的液体清洗。在研磨头1的清洗中使用过的液体会落下到搬送台45上的晶片W的上表面。
如图41所示，在晶片W被保持于研磨头1之前，水平移动装置49使搬送台45以及晶片W在水平方向上摆动。当晶片W摆动时，液体Q会从晶片W的上表面洒落，由此，液体Q从晶片W的上表面被除去。在一实施方式中，也可以在通过倾动装置55来使搬送台45和晶片W已倾斜的状态下，水平移动装置49使搬送台45和晶片W在水平方向上摆动。并且，在一实施方式中，也可以不设置倾动装置55。
在将液体Q从晶片W的上表面除去了之后，晶片W被保持于研磨头1。研磨头1将晶片W运送至研磨垫2的上方的研磨位置P1(参照图26)，利用弹性膜34来将晶片W的下表面按压于研磨垫2的研磨面2a。研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
根据本实施方式，在从晶片W的上表面除去了液体Q之后再将晶片W保持于研磨头1。因此，在晶片W的上表面与研磨头1的弹性膜34之间不存在液体Q，弹性膜34能够对晶片W施加期望的力，研磨头1能够实现晶片W的所希望的膜厚轮廓。
图42是说明从晶片W的上表面除去液体的方法的又一其他实施方式的示意图。没有特别说明的本实施方式的详情与图26所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。
如图42所示，本实施方式的研磨装置具备配置于交接位置P2的气体喷流喷嘴57。气体喷流喷嘴57相对于水平方向倾斜，配置成朝向位于交接位置P2的搬送台45的上部、即朝向搬送台45上的晶片W的上表面。气体喷流喷嘴57与未图示的压缩气体供给源连结。在本实施方式中，设置有多个气体喷流喷嘴57，但在一实施方式中，也可以仅设置一个气体喷流喷嘴57。
搬送台45上的晶片W被水平移动装置49移动到交接位置P2。研磨头1由从清洗喷嘴53供给的液体清洗。在研磨头1的清洗中使用过的液体会落下到搬送台45上的晶片W的上表面。如图43所示，在晶片W被保持于研磨头1之前，气体喷流喷嘴57将气体的喷流输送至晶片W的上表面，将液体Q从晶片W的上表面除去。
在将液体Q从晶片W的上表面除去了之后，晶片W被保持于研磨头1。研磨头1将晶片W运送至研磨垫2的上方的研磨位置P1(参照图26)，利用弹性膜34来将晶片W的下表面按压于研磨垫2的研磨面2a。研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
根据本实施方式，在从晶片W的上表面除去了液体Q之后再将晶片W保持于研磨头1。因此，在晶片W的上表面与研磨头1的弹性膜34之间不存在液体Q，弹性膜34能够对晶片W施加期望的力，研磨头1能够实现晶片W的所希望的膜厚轮廓。
图44是表示能够从晶片W的上表面除去液体的弹性膜34的一实施方式的剖视图。如图44所示，弹性膜34具有形成于其内部的液体流路60。更具体而言，弹性膜34的接触部35具有在接触面35a上开口的多个开口部61和与多个开口部61连接的横孔62。弹性膜34的接触面35a是与晶片W的上表面接触的弹性膜34的一面。开口部61设置于位于中心侧的压力室25A的下方，在其他压力室25B～25D的下方并未设置开口部61。在一实施方式中，开口部61也可以设置于压力室25B～25D的下方。横孔62在接触部35内延伸，横孔62的外端在弹性膜34的外侧面34a上开口。因此，弹性膜34的接触面35a和外侧面34a通过由开口部61和横孔62构成的液体流路60而连通。
如图45所示，向压力室25A～25D内供给压缩气体而使弹性膜34膨胀，将弹性膜34的接触面35a按压于晶片W的上表面。存在于晶片W的上表面的液体Q(参照图44)从开口部61流入到液体流路60内，通过液体流路60而流出至弹性膜34的外部。作为结果，液体Q从晶片W的上表面被除去。
在将液体Q从晶片W的上表面除去了之后，晶片W被保持于研磨头1。研磨头1将晶片W运送至研磨垫2的上方的研磨位置P1(参照图26)，利用弹性膜34来将晶片W的下表面按压于研磨垫2的研磨面2a。研磨头1的弹性膜34使晶片W的下表面在研磨面2a上的浆料的存在下与研磨面2a滑动接触，通过浆料的化学作用和浆料中所含有的磨粒的机械作用来进行研磨。
根据本实施方式，研磨头1能够以在弹性膜34与晶片W的上表面之间实质上不存在液体Q的状态保持晶片W。作为结果，形成压力室25A、25B、25C、25D的弹性膜34能够对晶片W施加期望的力，研磨头1能够实现晶片W的所希望的膜厚轮廓。
图46是表示能够从晶片W的上表面除去液体的弹性膜34的其他实施方式的剖视图。没有特别说明的本实施方式的详情与图44以及图45所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。如图46所示，液体流路60与连接于弹性膜34的吸引管线70连通。更具体而言，横孔62与开口部61和吸引管线70双方连接。横孔62的一端与开口部61连接，横孔62的另一端在接触部35的上表面35b(接触部35的与接触面35a相反一侧的面)上开口。
吸引管线70贯通载体31而延伸，吸引管线70的端部与接触部35的上表面35b连接。吸引管线70与液体流路60连通，但不与压力室25A连通。因此，吸引管线70能够不在压力室25A内形成真空而在液体流路60内形成真空。
如图47所示，一边向压力室25A～25D内供给压缩气体而使弹性膜34膨胀，进而将弹性膜34的接触面35a按压于晶片W的上表面，一边通过吸引管线70而在液体流路60内形成真空。存在于晶片W的上表面的液体Q(参照图46)从开口部61被吸引到液体流路60内，从晶片W的上表面被除去。
图48是表示能够从晶片W的上表面除去液体的弹性膜34的又一其他实施方式的剖视图。没有特别说明的本实施方式的详情与图44以及图45所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。如图48所示，液体流路由形成于接触面35a的多个槽75构成。
图49是图48所示的弹性膜34的仰视图。如图49所示，多个槽75是排列成同心圆状的环状槽。但是，槽75的形状并不限定于本实施方式。例如，槽75也可以是相互平行地排列的直线槽。
如图50所示，向压力室25A～25D内供给压缩气体而使弹性膜34膨胀，将弹性膜34的接触面35a按压于晶片W的上表面。存在于晶片W的上表面的液体Q(参照图48)流入到作为液体流路的槽75内。作为结果，液体Q从晶片W的上表面被除去。
在本实施方式中，为了防止暂时流入到槽75的液体Q从槽75流出，接触部35的内部中的槽75的宽度大于接触面35a上的槽75的宽度。即，槽75的入口狭窄，槽75的内部不断变宽。这样的截面形状的槽75容易将液体Q保持于其内部。为了除去不规则地存在于晶片W的上表面的液体，槽75也可以均匀地分布于弹性膜34的整个接触面35a。
图44至图50所示的弹性膜34能够使用3D打印机(立体印刷机)来制作。
上述的实施方式能够适当组合。例如，也可以将图27至图29所示的实施方式应用于图37至图39所示的实施方式或图40及图41所示的实施方式或图42及图43所示的实施方式。
上述的各实施方式所涉及的研磨头1具有四个压力室25A、25B、25C、25D，但本发明并不限定于这些实施方式。从晶片的上表面排除液体的上述实施方式也能够应用于具有少于四个压力室的研磨头以及具有多于四个压力室的研磨头。
上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的常识的人员能够实施本发明为目的来记载的。只要是本领域技术人员，就当然能够做出上述实施方式的各种的变形例，本发明的技术思想也可适用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，而被解释为按照由权利要求书定义的技术思想的最大范围。
(第六～第八实施方式)
在专利文献1中，公开了一种如下的基板研磨装置：将基板吸附保持于顶环的膜片而进行研磨，其后从膜片释放基板。基板的释放通过对膜片加压并向在膜片与基板的外周部所产生的间隙喷射流体来进行。
膜片的加压可考虑例如基于电动气动调节器的压力控制。电动气动调节器成为低压时其控制精度和响应性变差，因此就会以某种程度大的压力对膜片进行加压。
近年来，随着半导体工艺的微细化和高层叠化，形成有半导体器件的基板容易破裂。因此，当在基板的释放时通过电动气动调节器等来对膜片施加较大的压力时，有时基板受到较大的应力而会破裂。
第六～第八实施方式是鉴于这样的问题点而做出的，第六～第八实施方式的课题是：提供一种能够安全地释放所吸附保持的基板的基板研磨装置以及基板释放方法，另外，提供一种能够与这样的基板研磨装置连接的定量气体供给装置。
根据第六～第八实施方式，提供以下的方案。
根据一方案，提供一种基板研磨装置，该基板研磨装置具备：顶环主体；弹性膜，该弹性膜具有第一面和第二面，该第一面与所述顶环主体相对，该第二面是与所述第一面相反的一侧的面且能够吸附保持基板；压力调整装置，该压力调整装置能够经由第一阀来对所述顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间进行加压和减压，该第一阀设置于第一管线，该第一管线连通于所述空间；以及定量气体供给装置，该定量气体供给装置能够经由设置于所述第一管线的第二阀而向所述空间供给一定量的气体。
优选的是，在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时，关闭所述第二阀，打开所述第一阀，所述压力调整装置对所述空间进行减压；在研磨所述基板时，关闭所述第二阀，打开所述第一阀，所述压力调整装置对所述空间加压；在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，关闭所述第一阀，打开所述第二阀，所述定量气体供给装置向所述空间供给一定量的气体。
优选的是，在所述定量气体供给装置中，可以通过与气缸内的活塞连结的配重因重力而向下方移动，从而将与所述活塞的面积和所述活塞的行程对应的一定量的气体从所述气缸供给至所述空间。
具体而言，也可以是，所述定量气体供给装置具有所述气缸、所述活塞以及所述配重，所述活塞能够在与所述气缸的内表面接触的状态下上下移动，所述气缸的内部被所述活塞分割为下部空间和上部空间，在所述气缸中，在相当于所述下部空间的位置设置有第一开口，在相当于所述上部空间的位置设置有第二开口以及第三开口，所述第一开口与第二管线连接，该第二管线经由所述第二阀而与所述第一管线连接，所述第二开口与第三管线连接，连结所述配重和所述活塞的活塞杆贯通所述第三开口，所述下部空间能够通过打开设置于所述第二管线的第三阀而向大气开放，所述上部空间能够经由所述第三管线来进行减压以及向大气开放。
更具体而言，也可以是，在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时以及对所述基板进行研磨时，所述上部空间被减压，且使所述下部空间向大气开放；在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，使所述上部空间向大气开放，关闭所述第三阀。
另外，优选的是，所述定量气体供给装置可以通过对收纳于腔室内的气囊进行压缩，从而将与所述腔室的体积对应的一定量的气体从所述气囊供给至所述空间。
具体而言，也可以是，所述定量气体供给装置具有所述气囊和所述腔室，在所述腔室设置有第四开口以及第五开口，经由所述第二阀而连接所述第一管线与所述气囊的第四管线贯通所述第四开口，所述第五开口于第五管线连接，所述气囊能够通过将设置于所述第四管线的第四阀打开而向大气开放，所述腔室能够经由所述第五管线来进行加压和减压。
更具体而言，也可以是，在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时以及对所述基板进行研磨时，所述腔室被减压，使所述气囊向大气开放；在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，所述腔室被加压，关闭所述第四阀。
根据另一方案，提供一种基板释放方法，将吸附保持于顶环的弹性膜的第二面上的基板从所述弹性膜释放，其中，具备如下工序：气体供给工序，该气体供给工序向所述顶环中的顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间供给一定量的气体，进而在所述弹性膜与所述基板之间产生间隙；以及流体喷射工序，该流体喷射工序向所述间隙喷射流体。
也可以是，在所述气体供给工序中，通过使与气缸内的活塞连结的配重向下方移动，，从而将与所述活塞的面积和所述活塞的行程对应的一定量的气体从所述气缸供给至所述空间。
也可以是，在所述气体供给工序中，通过对收纳于腔室内的气囊进行压缩，从而将与所述腔室的体积对应的一定量的气体从所述气囊供给至所述空间。
根据另一方案，提供一种定量气体供给装置，与基板保持装置连接，所述基板保持装置具备：顶环主体；弹性膜，该弹性膜具有第一面和第二面，该第一面与所述顶环主体相对，该第二面是与所述第一面相反的一侧的面且能够吸附保持基板；以及压力调整装置，该压力调整装置能够经由第一阀来对所述顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间进行加压和减压，该第一阀设置于第一管线，该第一管线连通于所述空间，其中，所述定量气体供给装置能够经由设置于所述第一管线的第二阀来向所述空间供给一定量的气体。
以下，参照附图来对第六～第八实施方式进行具体说明。
(第六实施方式)
图54是包括基板研磨装置的基板处理装置的概略俯视图。本基板处理装置在直径300mm或450mm的半导体晶片、平面面板、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)或CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)等图像传感器、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻随机存取存储器)中的磁性膜的制造工序等中处理各种基板。
基板处理装置包括：大致矩形形状的外壳100；供存放许多基板的基板盒载置的装载端口200；一个或多个(在图54所示的方案中为四个)基板研磨装置300；一个或多个(在图54所示的方案中为两个)基板清洗装置400；基板干燥装置500；搬送机构600a～600d以及控制部700。
装载端口200配置为与外壳100邻接。在装载端口200能够搭载开放式盒、SMIF(标准机械接口：Standard Mechanical Interface)晶片盒、或FOUP(前开式晶片传送盒：FrontOpening Unified Pod)。SMIF晶片盒、FOUP是一种密闭容器，该密闭容器在内部收纳基板盒，并由隔壁覆盖，由此能够确保与外部空间独立的环境。
在外壳100内收容有对基板进行研磨的基板研磨装置300、对研磨后的基板进行清洗的基板清洗装置400、以及使清洗后的基板干燥的基板干燥装置500。基板研磨装置300沿着基板处理装置的长度方向排列，基板清洗装置400和基板干燥装置500也沿着基板处理装置的长度方向排列。
在由装载端口200、位于装载端口200侧的基板研磨装置300以及基板干燥装置500围成的区域配置有搬送机构600a。另外，与基板研磨装置300、基板清洗装置400以及基板干燥装置500平行地配置有搬送机构600b。
搬送机构600a从装载端口200接受研磨前的基板并交接给搬送机构600b、或从基板干燥装置500接受干燥后的基板。
搬送机构600b例如是线性传送装置，将从搬送机构600a接受到的研磨前的基板交接给基板研磨装置300。如后述那样，基板研磨装置300中的顶环(未图示)通过真空吸附而从搬送机构600b接受基板。另外，基板研磨装置300将研磨后的基板向搬送机构600b释放，该基板将被交接给基板清洗装置400。
并且，在两个基板清洗装置400之间配置有搬送机构600c，该搬送机构600c在这些基板清洗装置400之间进行基板的交接。另外，在基板清洗装置400与基板干燥装置500之间配置有搬送机构600d，该搬送机构600d在这些基板清洗装置400与基板干燥装置500之间进行基板的交接。
控制部700控制基板处理装置的各设备的动作，既可以配置于外壳100的内部，也可以配置于外壳100的外部，还可以设于基板研磨装置300、基板清洗装置400以及基板干燥装置500中的各个。
图55和图56分别是基板研磨装置300的概略立体图和顶环1周边部的概略剖视图。基板研磨装置300具有保持基板的顶环1(基板保持装置)。如图56所示，顶环1由顶环主体11(也称为载体或基部板)、圆环状的挡护环12、能够安装于顶环主体11的下方且挡护环12的内侧的可挠性的膜片13(弹性膜)、设置于顶环主体11与挡护环12之间的气囊14、压力调整装置15、定量气体供给装置16、控制装置17等构成。此外，压力调整装置15、定量气体供给装置16和/或者控制装置17既可以是构成顶环1的装置，也可以是与顶环1独立的装置。
挡护环12设置于顶环主体11的外周部。所保持的基板W的周缘被挡护环12包围，在研磨中基板W不会从顶环1飞出。此外，挡护环12既可以是一个部件，也可以是由内侧环及设置于其外侧的外侧环构成的双重环结构。在后者的情况下，也可以将外侧环固定于顶环主体11，并在内侧环与顶环主体11之间设置气囊14。
膜片13与顶环主体11相对设置。具体而言，膜片13的上表面与顶环主体11相对，在与顶环主体11之间形成空间S。于是，通过对空间S进行减压而使其成为负压，从而膜片13的下表面能够保持基板W的上表面。并且，挡护环也可以是上下由多个部件构成的多层环结构。
气囊14设置在顶环主体11与挡护环12之间。通过气囊14，挡护环12能够相对于顶环主体11在铅垂方向上相对移动。
压力调整装置15与一端连通于空间S的管线(配管)L1连接，更具体而言，在管线L1设置有阀V1，在阀V1的上游侧(与空间S相反一侧)配置压力调整装置15。
定量气体供给装置16与管线L1连接，更具体而言，在管线L1设置有阀V2，在阀V2的上游侧(与空间S相反一侧)配置定量气体供给装置16。
换言之，管线L1的一端与空间S连通，另一端分支。而且，分支后的一方经由阀V1而与压力调整装置15连接，分支后的另一方经由阀V2而与定量气体供给装置16连接。按这种方式，空间S经由阀V1而与压力调整装置15连接，经由阀V2而与定量气体供给装置16连接。
当阀V1打开、阀V2关闭时，压力调整装置15向空间S供给流体(气体)而进行加压，或者抽真空而进行减压，或者向大气开放，从而能够调整空间S的压力。另一方面，当阀V2打开、阀V1关闭时，定量气体供给装置16能够向空间S供给一定量的流体(气体)。虽然后述，但设置该定量气体供给装置16为本实施方式的特征之一。定量气体供给装置16的具体的结构例将在第七及第八实施方式中叙述。
控制装置17进行顶环1的各部的控制例如阀V1、V2的开闭；压力调整装置15、定量气体供给装置16的控制等。
另外，基板研磨装置300具有：在下部连结有顶环1的顶环轴2、具有研磨垫3a的研磨台3、将研磨液供给到研磨垫3a上的喷嘴4、顶环臂5以及支承轴6。
在图55中，顶环轴2的下端与顶环1的上表面中央连结。通过未图示的升降机构使顶环轴2升降，从而被保持于顶环1的基板W的下表面与研磨垫3a接触或分离。另外，通过未图示的电动机使顶环轴2旋转，从而顶环1旋转，由此所保持的基板W也旋转。
在研磨台3的上表面设置有研磨垫3a。研磨台3的下表面与旋转轴连接，研磨台3能够旋转。研磨液从喷嘴4供给，在基板W的下表面与研磨垫3a已接触的状态下基板W和研磨台3旋转，由此对基板W进行研磨。
图56的顶环臂5的一端与顶环轴2连结，另一端与支承轴6连结。通过未图示的电动机使支承轴6旋转，从而顶环臂5摆动，顶环1在研磨垫3a上与基板交接位置(未图示)之间往复。
接着，说明从图54的搬送机构600b向图55和图56的顶环1交接基板W时的动作、也就是使基板W吸附于顶环1时的动作。在使基板W保持于顶环1时，图56的阀V1打开，阀V2关闭。因此，空间S与压力调整装置15连接，与定量气体供给装置16切断。
图57A～图57C以及图58是详细说明从搬送机构600b向顶环1的基板交接的图。图57A～图57C是从侧方观察搬送机构600b和顶环1的概略剖视图，图58是从上方观察搬送机构600b和顶环1的图。
如图57A所示，在搬送机构600b的手部601上载置有基板W。另外，在基板W的交接中使用挡护环台800。挡护环台800具有对顶环1的挡护环12进行上推的上推销801。此外，挡护环台800也可以具有释放喷嘴，但在此并未图示。
如图58所示，手部601支承基板W的下表面的外周侧的一部分。并且，上推销801和手部601配置成彼此不接触。
在图57A所示的状态下，顶环1下降，并且搬送机构600b上升。由于顶环1的下降，上推销801对挡护环12进行上推，基板W会接近于膜片13。当搬送机构600b进一步上升时，基板W的上表面与膜片13的下表面接触(图57B)。
在该状态下，压力调整装置15对空间S进行减压而使其成为负压，由此，在顶环1的膜片13的下表面吸附基板W。
其后，搬送机构600b的手部601下降(图57C)。
如以上那样，吸附保持于膜片13的基板W通过支承轴6旋转而使顶环臂5摆动，从而向研磨台3的上方移动。然后，顶环1下降，从而基板W与研磨垫3a接触。在该状态下，压力调整装置15对空间S进行加压，并且顶环轴2旋转，由此对基板W进行研磨。
接着，对从图55及图56的顶环1向图54的搬送机构600b交接基板W时的动作、也就是使基板W从顶环1释放(脱离)时的动作进行说明。在基板释放时，图56的阀V1关闭，阀V2打开。因此，空间S与定量气体供给装置16连接，与压力调整装置15切断。
图59A～图59C以及图60是详细说明从顶环1向搬送机构600b的基板交接的图。图59A～图59C是从侧方观察搬送机构600b和顶环1的概略剖视图，图60是从上方观察顶环1和挡护环台800的图(但是，省略了图59A～图59C中的搬送机构600b)。如这些图所示，挡护环台800具有朝向内侧(基板W侧)的例如三个释放喷嘴802。
图59A是基板W已吸附于膜片13的状态。此时，流体(释放淋浴)不从释放喷嘴802喷射。
如图59B所示，顶环1下降，并且搬送机构600b上升。由此，搬送机构600b的手部601接近于基板W的下表面，但两者不接触。另外，上推销801对挡护环12进行上推。
在该状态下，定量气体供给装置16将一定量的气体供给至空间S，对空间S进行加压。由此，膜片13膨胀，在膜片13的下表面与基板W的外周部之间产生间隙。从释放喷嘴802朝向该间隙喷射空气等流体。由此，基板W从膜片13释放，并被载置于手部601上。
在本实施方式中，由于将一定量的气体供给至空间S，因此膜片13的膨胀量也恒定。因此，能够始终在来自释放喷嘴802的流体喷射的位置产生膜13的下表面与基板W的外周部之间的间隙。因此，能够从释放喷嘴802可靠地向该间隙喷射流体，能够将基板W从膜片13释放。
只要设定从定量气体供给装置16供给的气体的量以使得在来自释放喷嘴802的流体喷射的位置形成间隙且不会使基板W破裂的压力(例如1～10hPa)施加于基板W即可。另外，对基板W施加的压力由于膜片13膨胀而相对地降低，因此将作用于基板W的应力稳定地保持得较低。
其后，如图59C所示，载置有基板W的手部601下降，并且顶环1上升。
这样，在第六实施方式中，不是通过用于吸附或研磨基板W的压力调整装置15而是从定量气体供给装置16将一定量的气体供给至空间S。由此，能够使在基板W的释放时施加于基板W的应力变小。作为结果，能够安全地释放被吸附保持于膜片13的基板。此外，在现有的压力调整装置中，加压时的最大压力为500hPa或1000hPa，因此难以应对1～10hPa的低压。因此，通过以50hPa以上的设定压使加压时间变短来防止膜片过于膨胀。
(第七实施方式)
图61是表示包括第七实施方式所涉及的定量气体供给装置16的基板研磨装置300的概略结构的图。该定量气体供给装置16具有气缸21和与气缸21的活塞22连结的配重24，配重24因重力而会向下方移动，由此将气缸21内的气体供给至空间S。
具体而言，定量气体供给装置16具有气缸21、活塞22、活塞杆23、配重24以及真空发生源25。
气缸21以圆柱状沿铅垂方向延伸，内部成为空洞。活塞22的外周能够与气缸21的内表面接触而上下移动。活塞杆23沿铅垂方向延伸，贯通设置于气缸21的上表面的开口O3。而且，在活塞杆23的下端连接有活塞22，在上端固定有配重24。
气缸21的内部被活塞22分割为下部空间A1和上部空间A2。由于活塞22的外周与气缸21的内表面一直接触，因此气体几乎不会在下部空间A1与上部空间A2之间往来。
在气缸21的相当于下部空间A1的位置设置有开口O1。在该开口O1连接有管线L2。管线L2经由阀V2而与管线L1连接。另外，在管线L2设置有阀V3，通过打开阀V3，能够使下部空间A1向大气开放。
另外，在气缸21的相当于上部空间A2的位置设置有开口O2。在该开口O2连接有管线L3。在管线L3连接有真空发生源25，能够经由管线L3来对上部空间A2进行减压或使其向大气开放。
此外，阀V3和真空发生源25由图56的控制装置17控制。
图62是示意性地表示从搬送机构600b向顶环1的基板交接时(图57A～图57C和图58)的基板研磨装置300的动作状态的图。此时，图56的阀V1打开，阀V2关闭。因此，压力调整装置15与空间S连接，定量气体供给装置16与空间S被切断。
定量气体供给装置16被设为待机状态。在待机状态下，阀V3打开，下部空间A1向大气开放。另外，真空发生源25对上部空间A2进行减压(优选设为真空)。由此，活塞22(以及活塞杆23和配重24)被保持在上升的状态下。
然后，压力调整装置15对空间S进行减压而使其成为负压，由此在顶环1的膜片13的下表面吸附基板W。
图63是示意性地表示基板研磨时的基板研磨装置300的动作状态的图。与图62同样地，图56的阀V1打开，阀V2关闭，定量气体供给装置16成为待机状态。然后，压力调整装置15对空间S进行加压，从而基板W被按压于图55的研磨垫3a而被研磨。
图64是示意性地表示基板释放时(图59A～图59C及图60)的基板研磨装置300的动作状态的图。与图62以及图63不同，图56的阀V1关闭，阀V2打开。因此，定量气体供给装置16与空间S连接，压力调整装置15与空间S被切断。
然后，定量气体供给装置16的阀V3关闭，且经由管线L3而使上部空间A2向大气开放。由此，配重24自由落下，活塞22随之向下方移动。由于阀V3已关闭，因此下部空间A1内的气体会经由管线L2、L1而向空间S移动。其结果是，膜片13朝向下方膨胀，在膜片13与基板W的外周部之间产生间隙g。通过向该间隙喷射流体，基板W从膜片13的下表面释放。
综上所述，能够将一定量(即，活塞22的面积×活塞22的下落距离(即，活塞22的行程))的气体供给至空间S。此外，配重24只要具有克服空间S内的压力而完全落下的程度的重量即可。
(第八实施方式)
图65是表示包括第八实施方式所涉及的定量气体供给装置16的基板研磨装置300的概略结构的图。该定量气体供给装置16具有气囊(Bladder)32，通过压缩气囊32而将气囊32内的气体供给至空间S。
具体而言，定量气体供给装置16具有腔室31、气囊32以及压力调整单元33。
腔室31成为内部具有一定体积的空洞。气囊32是由橡胶等具有可挠性的材质形成的气球状的容器，密封收纳于腔室31内。
在腔室31设置有开口O4、O5。管线L4贯通开口O4。管线L4经由阀V2而将管线L1与气囊32连接。另外，在管线L4设置有阀V4，能够通过打开阀V4而使气囊32向大气开放。在开口O5连接有管线L5。在管线L5连接有压力调整单元33，能够经由管线L5来对腔室31进行加压或减压。此外，阀V4和压力调整单元33由图56的控制装置17控制。
图66是示意性地表示从搬送机构600b向顶环1的基板交接时(图57A～图57C和图58)的基板研磨装置300的动作状态的图。此时，图56的阀V1打开，阀V2关闭。因此，压力调整装置15与空间S连接，定量气体供给装置16与空间S被切断。
定量气体供给装置16被设为待机状态。在待机状态下，阀V4打开，气囊32向大气开放。另外，压力调整单元33经由管线L5而对腔室31进行减压(优选设为真空)。由此，气囊32被保持在膨胀到与腔室31大致相同体积的状态下。
然后，压力调整装置15对空间S进行减压而使其成为负压，由此在顶环1的膜片13的下表面吸附基板W。
图67是示意性地表示基板研磨时的基板研磨装置300的动作状态的图。与图66同样，图56的阀V1打开，阀V2关闭，定量气体供给装置16成为待机状态。然后，压力调整装置15对空间S进行加压，从而基板W被按压于图55的研磨垫3a而被研磨。
图68是示意性地表示基板释放时(图59A～图59C及图60)的基板研磨装置300的动作状态的图。与图66以及图67不同，图56的阀V1关闭，阀V2打开。因此，定量气体供给装置16与空间S连接，压力调整装置15与空间S被切断。
然后，定量气体供给装置16的阀V4关闭，且压力调整单元33经由管线L5而对腔室31进行加压。由此，气囊32被压缩。由于阀V4关闭，因此气囊32内的气体经由管线L4、L1而向空间S移动。其结果是，膜片13朝向下方膨胀，在膜片13与基板W的外周部之间会产生间隙g。
综上所述，能够将一定量(即，腔室31的体积)的气体供给至空间S。此外，气囊32既可以是图64～图67所示的单纯气球形状，也可以是波纹管形状等，没有特别限制。
上述的实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的常识的人员能够实施本发明为目的来记载的。只要是本领域技术人员，就当然能够做出上述实施方式的各种的变形例，本发明的技术思想也可适用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，应该设为按照由权利要求书定义的技术思想的最大范围。

Claims (25)

1.一种基板保持装置，其特征在于，具备：
顶环主体，该顶环主体能够安装弹性膜，该弹性膜具有能够吸附基板的面，并且，当安装有所述弹性膜时，在所述弹性膜与所述顶环主体之间形成有多个区域；
第一管线，该第一管线与所述多个区域中的第一区域连通；
第二管线，该第二管线与所述多个区域中的与所述第一区域不同的第二区域连通；
压力调整单元，该压力调整单元能够通过经由所述第一管线而送入流体来对所述第一区域进行加压，并能够经由所述第二管线而使所述第二区域成为负压；以及
判定部，该判定部基于送入到所述第一区域的流体的体积或者与所述第一区域的压力对应的测定值，进行所述基板是否吸附于所述弹性膜的判定，
在进行所述判定时，不进行从所述第一区域的排气。
2.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于，
所述判定部利用如下情况来进行判定：相比于基板未吸附于所述弹性膜的情况，在所述基板被吸附的情况下，送入到所述第一区域的流体的体积小或者所述第一区域的压力高。
3.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于，
所述压力调整单元具有加压机构，该加压机构经由所述第一管线而向所述第一区域送入流体，
所述判定部具有位置传感器，该位置传感器将在向所述第一区域送入流体时移动的所述加压机构的一部分作为与送入到所述第一区域的流体的体积对应的测定值来检测。
4.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于，
所述判定部具有测定所述第一区域的压力的压力计。
5.根据权利要求1所述的基板保持装置，其特征在于，
所述压力调整单元具有加压机构，该加压机构经由所述第一管线而向所述第一区域送入流体，
所述判定部具有：
位置传感器，该位置传感器将在向所述第一区域送入流体时移动的所述加压机构的一部分作为与送入到所述第一区域的流体的体积对应的测定值来检测；以及
压力计，该压力计测定所述第一区域的压力。
6.根据权利要求5所述的基板保持装置，其特征在于，
所述判定部基于所述位置传感器的检测结果，判定所述基板未吸附于所述弹性膜，
所述判定部基于所述压力计的测定结果，判定所述基板吸附于所述弹性膜。
7.根据权利要求6所述的基板保持装置，其特征在于，
所述加压机构具有气缸和与所述气缸的活塞的配重主体，
所述配重主体由于重力而向下方移动，从而向所述第一区域送入流体。
8.根据权利要求7所述的基板保持装置，其特征在于，
所述活塞能够在与所述气缸的内表面接触的状态下上下移动，
所述气缸的内部被所述活塞分割为下部空间和上部空间，
在所述气缸设置有：
第一开口，该第一开口设置于所述下部空间，且与所述第一管线连接；
第二开口，该第二开口设置于所述下部空间；
第三开口，该第三开口设置于所述上部空间，且连结所述配重主体和所述活塞的活塞杆贯通该第三开口；以及
第四开口，该第四开口设置于所述上部空间。
9.根据权利要求8所述的基板保持装置，其特征在于，
在进行所述判定时，将所述第二开口封闭，使所述第四开口开放，
在进行了所述判定之后，使所述第二开口开放，从所述第四开口抽吸所述上部空间，从而使所述配重上升。
10.根据权利要求8所述的基板保持装置，其特征在于，
所述第一管线与所述气缸的所述第一开口以及研磨压力控制部连接，该研磨压力控制部在对吸附于所述弹性膜的所述基板进行研磨时对所述第一区域进行加压，
所述基板保持装置设置有切换单元，该切换单元对使所述第一区域经由所述第一管线而与所述加压机构的所述第一开口连通还是使所述第一区域经由所述第一管线而与所述研磨压力控制部连通进行切换。
11.一种基板研磨装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的基板保持装置；以及
研磨台，该研磨台构成为对保持于所述基板保持装置的所述基板进行研磨。
12.一种基板保持装置中的基板吸附判定方法，其特征在于，
使形成于基板保持装置中的顶环主体与弹性膜之间的第二区域成为负压，并向形成于所述顶环主体与所述弹性膜之间的与所述第二区域不同的第一区域送入流体，由此对所述第一区域进行加压，
基于送入到所述第一区域的流体的体积或者与所述第一区域的压力对应的测定值，进行所述基板是否吸附于所述弹性膜的判定，
在进行所述判定时，不进行从所述第一区域的排气。
13.一种基板研磨方法，其特征在于，具备如下工序：
使保持于搬送机构的基板吸附于基板保持装置的工序；
通过权利要求12所述的基板吸附判定方法来进行所述基板是否吸附于所述基板保持装置的弹性膜的判定的工序；以及
在判定为所述基板被吸附的情况下，对所述基板进行研磨的工序。
14.一种基板研磨装置，其特征在于，具备：
顶环主体；
弹性膜，该弹性膜具有第一面和第二面，该第一面与所述顶环主体相对，该第二面是与所述第一面相反的一侧的面且能够吸附保持基板；
压力调整装置，该压力调整装置能够经由第一阀对所述顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间进行加压和减压，该第一阀设置于第一管线，该第一管线连通于所述空间；以及
定量气体供给装置，该定量气体供给装置能够经由设置于所述第一管线的第二阀而向所述空间供给一定量的气体。
15.根据权利要求14所述的基板研磨装置，其特征在于，
在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时，关闭所述第二阀，打开所述第一阀，所述压力调整装置对所述空间进行减压，
在研磨所述基板时，关闭所述第二阀，打开所述第一阀，所述压力调整装置对所述空间加压，
在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，关闭所述第一阀，打开所述第二阀，所述定量气体供给装置向所述空间供给一定量的气体。
16.根据权利要求14所述的基板研磨装置，其特征在于，
在所述定量气体供给装置中，与气缸内的活塞连结的配重因重力而向下方移动，从而将与所述活塞的面积和所述活塞的行程对应的一定量的气体从所述气缸供给至所述空间。
17.根据权利要求16所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述定量气体供给装置具有所述气缸、所述活塞以及所述配重，
所述活塞能够在与所述气缸的内表面接触的状态下上下移动，
所述气缸的内部被所述活塞分割为下部空间和上部空间，
在所述气缸中，在相当于所述下部空间的位置设置有第一开口，在相当于所述上部空间的位置设置有第二开口以及第三开口，
所述第一开口与第二管线连接，该第二管线经由所述第二阀而与所述第一管线连接，
所述第二开口与第三管线连接，
连结所述配重和所述活塞的活塞杆贯通所述第三开口，
所述下部空间能够通过打开设置于所述第二管线的第三阀而向大气开放，
所述上部空间能够经由所述第三管线来进行减压以及向大气开放。
18.根据权利要求17所述的基板研磨装置，其特征在于，
在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时以及对所述基板进行研磨时，所述上部空间被减压，且使所述下部空间向大气开放，
在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，使所述上部空间向大气开放，关闭所述第三阀。
19.根据权利要求14所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述定量气体供给装置通过对收纳于腔室内的气囊进行压缩，从而将与所述腔室的体积对应的一定量的气体从所述气囊供给至所述空间。
20.根据权利要求19所述的基板研磨装置，其特征在于，
所述定量气体供给装置具有所述气囊和所述腔室，
在所述腔室设置有第四开口以及第五开口，
经由所述第二阀而连接所述第一管线与所述气囊的第四管线贯通所述第四开口，
所述第五开口与第五管线连接，
所述气囊能够通过将设置于所述第四管线的第四阀打开而向大气开放，
所述腔室能够经由所述第五管线来进行加压和减压。
21.根据权利要求20所述的基板研磨装置，其特征在于，
在将所述基板吸附于所述弹性膜的第二面时以及对所述基板进行研磨时，所述腔室被减压，使所述气囊向大气开放，
在将所述基板从所述弹性膜的第二面释放时，所述腔室被加压，关闭所述第四阀。
22.一种基板释放方法，将吸附保持于顶环的弹性膜的第二面的基板从所述弹性膜释，该基板释放方法的特征在于，具备如下工序：
气体供给工序，该气体供给工序向所述顶环中的顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间供给一定量的气体，进而在所述弹性膜与所述基板之间产生间隙；以及
流体喷射工序，该流体喷射工序向所述间隙喷射流体。
23.根据权利要求22所述的基板释放方法，其特征在于，
在所述气体供给工序中，通过使与气缸内的活塞连结的配重向下方移动，从而将与所述活塞的面积和所述活塞的行程对应的一定量的气体从所述气缸供给至所述空间。
24.根据权利要求22所述的基板释放方法，其特征在于，
在所述气体供给工序中，通过对收纳于腔室内的气囊进行压缩，从而将与所述腔室的体积对应的一定量的气体从所述气囊供给至所述空间。
25.一种定量气体供给装置，与基板保持装置连接，所述基板保持装置具备：
顶环主体；
弹性膜，该弹性膜具有第一面和第二面，该第一面与所述顶环主体相对，该第二面是与所述第一面相反的一侧的面且能够吸附保持基板；以及
压力调整装置，该压力调整装置能够经由第一阀对所述顶环主体与所述弹性膜的第一面之间的空间进行加压和减压，该第一阀设置于第一管线，该第一管线连通于所述空间，
所述定量气体供给装置的特征在于，
所述定量气体供给装置能够经由设置于所述第一管线的第二阀来向所述空间供给一定量的气体。
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