JP2008166709A

JP2008166709A - 基板研磨装置、及び基板研磨設備

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Publication number: JP2008166709A
Application number: JP2007267034A
Authority: JP
Inventors: Soichi Isobe; 壮一磯部; Ryuichi Kosuge; 隆一小菅; Seiji Ishikawa; 誠二石川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】腐食性や有毒性の強い処理液やその揮発して生成されたガスの装置外への飛散を完全防止でき、且つ基板を高精度、高効率で研磨できる基板研磨装置及び基板研磨設備を提供すること。
【解決手段】研磨テーブル１１と基板保持機構１２を備え、該研磨テーブル１１の上面に研磨用の処理液を供給すると共に、基板保持機構１２で保持し基板を該研磨テーブル１１の触媒面上に所定の押圧力で接触させ、又は処理液中に浸漬して該研磨テーブル１１面に接近又は接触させ、該基板と研磨テーブル１１の相対運動により基板を研磨する基板研磨装置であって、基板保持機構１２及び研磨テーブル１１の外側をカプセルで覆い処理液及びその揮発ガス等が外部に飛散しないようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板の表面を研磨する基板研磨装置、及び基板研磨設備に関し、特に腐食性や有毒性の強い処理液を使用した結果、ガス（蒸気）が発生する場合に好適な基板研磨装置、及び基板研磨設備に関するものである。

半導体の１つとして、近年炭素（Ｃ）とケイ素（Ｓｉ）の化合物であるＳｉＣ（炭化ケイ素）からなる基板が注目されている。基板にＳｉＣ基板を用いたデバイスの最大の特徴は、バンドギャップが３．２５ｅＶと従来のＳｉ基板を用いたデバイスに比べて３倍と広く、その分絶縁破壊にいたる電界強度が３ＭＶ／ｃｍと１０倍程度大きい。また、熱伝導性、耐熱性、対薬品性に優れ、放射線に対する耐性もＳｉ基板を用いたデバイスより高いという特徴を有する。

上記特徴から、ＳｉＣ基板を用いたデバイスは、Ｓｉ基板を用いたデバイスより小型、低消費電力、高効率のパワー素子、電力、輸送、家電に加え、宇宙・原子力の分野でニーズが高い。最近では、ハイブリッド自動車用の素子用として検討が活発化している。ハイブリッド自動車では、消費電力が小さく、耐熱温度が４００℃とＳｉ基板を用いたデバイスより高く、冷却するためのファン等の放熱装置が必要ないという利点も注目されている。

ところで、ＳｉＣは硬質材料であるため、ＳｉＣ基板は、Ｓｉ基板等の半導体基板を研磨する通常のＣＭＰ装置、即ち研磨面に研磨パッドを貼り付けたテーブルの該研磨パッド面にトップリングで保持する基板を押圧すると共に、研磨パッド面にスラリー等の研磨液を供給しながら、基板を研磨する研磨装置では効率のよい研磨ができないという問題がある。また、従来一般的に使用されている機械的研磨装置では、研磨工具で基板の研磨面の原子をはぎとり研磨するので、結晶格子にダメージを与えてしまう上に、高精度の研磨面を得ることが非常に困難であるという問題もある。

上記ＳｉＣ基板のような硬質な基板を研磨する研磨方法として、特許文献１に開示するような、触媒支援型化学加工による研磨方法がある。この触媒支援型化学研磨方法は、加工基準面に白金、金又はセラミック系固体触媒からなる触媒を用い、該触媒表面でハロゲンを含む分子が溶けた処理液が分解してハロゲンラジカルを生成し、触媒に接触若しくは極接近した被加工物の表面原子とハロゲンラジカルとの化学反応で生成したハロゲン化合物を、溶出させることよって被加工物を加工するのである。

ＳｉＣ基板の研磨以外の半導体デバイス基板の研磨においても、ヨウ素を含んだスラリーを研磨に用いることもあり、研磨液や供給される雰囲気ガス自体に危険物質を含む場合や、加工中の反応によって人体に有害な気体や爆発物の気体を発生する研磨プロセスがある。
特開２００６−１１４６３２号公報

上記のようにある種の溶液やガスは、人体に対して有害であったり爆発性に富むため、該溶液やガスが装置外に漏洩するのを完全に防止する必要がある。例えば触媒支援型化学研磨では、上記のようにハロゲンを含む分子が溶けた処理液を使用する。ハロゲンを含む分子としては、ハロゲン化水素が好ましく、このハロゲン化水素の分子が溶けた水溶液をハロゲン化水素酸という。ハロゲンとしては、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）が挙げられるが、処理液として実際の加工に好ましく使用できるのはフッ化水素酸（ＨＦ溶液）や塩酸水素酸（ＨＣｌ溶液）である。このＨＦ溶液やＨＣｌ溶液は腐食性の溶液であり、蒸発して発生するガスも腐食性がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、腐食性の強い処理液やその揮発して生成されたガスの装置外への飛散を完全防止でき、且つＳｉＣ等の硬質材料からなる基板を高精度、高効率で研磨できる基板研磨装置、及び基板研磨設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、研磨テーブルと基板保持機構を備え、該研磨テーブルの上面に研磨用の処理液を供給すると共に、前記基板保持機構で保持し基板を該研磨テーブル面に所定の押圧力で接触させ、又は処理液中に浸漬して該研磨テーブル面に接近又は接触させ、該基板と研磨テーブルの相対運動により基板を研磨する基板研磨装置であって、前記基板保持機構及び前記研磨テーブルの外側をカプセルで覆ったことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板研磨装置において、前記基板保持機構は研磨時と非研磨時において位置を移動し、前記カプセルは該基板保持機構の移動範囲も覆うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板研磨装置において、前記基板保持機構は、回転軸を備えた自転型であり、該回転軸と前記カプセルの間にパージガスを噴出するパージ機構を設けていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記カプセルには被研磨対象物である基板を出し入れするための開口と、該開口を閉じるシャッターを設けていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記カプセルには、前記処理液を供給する処理液供給ノズルと、該カプセルの前記処理液との接液部を洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、該カプセルから液を排出するための排液孔を設けていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記カプセルの外側下方に、前記カプセルから漏れ出た液を受けるドレンパンを設けたことを特徴する。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記カプセル内のガスを排気する排気手段を設けたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記カプセルは装置の第１の空間に納められており、該カプセル内圧は該第１の空間内圧よりも負圧に保たれていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の基板研磨装置において、前記第１の空間内には上方から下方に気体が流れるダウンフローを形成することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の基板研磨装置において、前記第１の空間内圧は第２の空間内圧に設置されており、該第１の空間内圧は第２の空間内圧より負圧に保たれていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記研磨テーブルの上面をコンディショニングするコンディショナーを備え、該コンディショナーも前記カプセル内に納められていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、前記処理液が揮発して生成される気体、又は前記基板研磨中に発生する気体の濃度を検知するガス濃度検知機構を設けたことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、外周縁部に筒状突起部を設け、且つ上面に固体触媒を設けた研磨テーブルと基板保持機構を備え、該研磨テーブルの筒状突起部内に研磨用の処理液を収容すると共に、前記基板保持機構で保持し基板を処理液中に浸漬して該研磨テーブル上面の固体触媒に接近又は接触させ、該基板と研磨テーブルの相対運動により基板を研磨する基板研磨装置であって、前記基板保持機構及び前記研磨テーブルの外側を密閉型のカプセルで覆ったことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の基板研磨装置において、前記研磨テーブル上面の固体触媒は白金、モリブデン、鉄、イオン交換膜、イオン交換不織布のいずれかであることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の基板研磨装置において、前記処理液はＨＦ溶液、ＨＣｌ溶液、Ｈ₂Ｏ₂、Ｏ₃水のいずれかであることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１に記載の基板研磨装置を備え、更に該基板研磨装置に研磨用の薬液を供給する薬液供給モジュールと、廃液を収容する廃液タンクモジュールと、及び前記基板研磨装置と前記各モジュールを監視制御する制御盤を備え、前記各モジュールはそれぞれその外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であることを特徴とする基板研磨設備にある。

請求項１７に記載の発明は、基板を研磨する基板研磨装置と、該基板研磨装置に研磨用の薬液を供給する薬液供給モジュールと、廃液を収容する廃液タンクモジュールと、及び前記基板研磨装置と前記各モジュールを監視制御する制御盤を備え、前記基板研磨装置、前記薬液供給モジュール、前記廃液タンクモジュールはそれぞれその外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であることを特徴とする基板研磨設備にある。

請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載の基板研磨設備において、前記薬液供給モジュールと前記基板研磨装置との間で薬液を循環させる薬液循環ラインを設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、基板保持機構及び研磨テーブルの外側をカプセルで覆ったので、研磨用の処理液に腐食性の溶液や人体に有害な溶液を使用しても、溶液や該溶液が揮発して生成するガスはカプセル内に封じ込まれるから、装置外に飛散することがない。

請求項２に記載の発明によれば、カプセルは基板保持機構の研磨時と非研磨時の移動範囲も覆うので、研磨時及び非研磨時を通して上記腐食性ガスや人体に有害なガスがカプセル内に封じ込まれる。

請求項３に記載の発明によれば、基板保持機構の回転軸とカプセルの間にパージガスを噴出するパージ機構が設けているので、カプセル内で発生したガスが基板保持機構の回転軸の間を通ってカプセル外に飛散することはない。

請求項４に記載の発明によれば、カプセルには被研磨対象物である基板を出し入れするための開口と、開口を閉じるシャッターを設けているので、基板の出し入れ以外は開口を閉じることにより、カプセル内に発生したガスをカプセル内に封じ込めることができる。

請求項５に記載の発明によれば、カプセルに処理液供給ノズルと、洗浄液ノズルと、排液孔を設けているから、処理液の供給、カプセルの処理液との接液部の洗浄、カプセル内の液の排出を行うことができ、例えば処理液に腐食性の強いＨＦ溶液やＨＣｌ溶液を使用しても、接液部の腐食を最小限に抑制できると共に、カプセル内の排液をカプセル外に速やかに排出できる。

請求項６に記載の発明によれば、カプセルの外側下方に、カプセルから漏れ出た液を受けるドレンパンを設けたので、万が一カプセルから処理液等が漏れても、ドレンパンに流入するから装置外に飛散することはない。

請求項７に記載の発明によれば、カプセル内のガスを排気する排気手段を設けたので、カプセル内に腐食性のガスや人体に有害なガスが滞留するのを防止できる。

請求項８に記載の発明によれば、カプセル内圧は第１の空間内よりも負圧に保たれているから、カプセル内のガスが第１の空間に漏れ出ることがない。

請求項９に記載の発明によれば、第１の空間内には上方から下方に気体が流れるダウンフローを形成するので、カプセル内のガスが第１の空間内に漏れたとしても、このダウンフローにより、速やかに第１の空間外に排出できる。

請求項１０に記載の発明によれば、第１の空間内圧は第２の空間内圧より負圧に保たれているので、カプセル内のガスが第１の空間に漏れたとしても、該第１の空間から第２の空間、例えば人間が居るクリーンルーム内に漏れ出るのを防止できる。

請求項１１に記載の発明によれば、研磨テーブルの上面をコンディショニングするコンディショナーを備え、該コンディショナーもカプセル内に納められているので、研磨テーブルの上面を研磨に最適な状態に維持できると共に、コンディショニングに際して発生する液やガスの飛散を防止できる。

請求項１２に記載の発明によれば、処理液が揮発して生成される気体、又は基板研磨中に発生する気体の濃度を検知するガス濃度検知機構を設けたので、装置内のこれらのガス濃度を監視できる。

請求項１３に記載の発明によれば、基板保持機構及び研磨テーブルの外側を密閉型のカプセルで覆っているので、突起部内に腐食性の強いＨＦ溶液やＨＣｌ溶液を収容して触媒支援型化学研磨を行っても、これら溶液や該溶液が揮発して生成されるガスはカプセル内に封じ込められ、装置外に飛散することがないから、安全性の高い基板処理装置を提供できる。

請求項１４に記載の発明によれば、研磨テーブル面は触媒体で覆われ、該触媒体は白金、モリブデン、鉄、イオン交換膜、イオン交換不織布のいずれかであるので、触媒支援型化学研磨により基板の被研磨面を高精度に研磨できると共に、この研磨に使用する腐食性の処理液や揮発により生成されるガスの装置外への飛散を防止できる。

請求項１５に記載の発明によれば、処理液はＨＦ溶液、ＨＣｌ溶液、Ｈ₂Ｏ₂、Ｏ₃水のいずれかであるので、触媒支援型化学研磨により基板の被研磨面を高精度に研磨できると共に、強い腐食性のＨＦ溶液、ＨＣｌ溶液やその揮発して生成されるガスの装置外への飛散を防止できる。

請求項１６の発明によれば、薬液供給モジュール、廃液タンクモジュールはそれぞれその外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であるので、研磨用の薬液に腐食性の溶液や人体に有害な溶液を使用しても、溶液や該溶液が揮発して生成するガスは密閉型カプセル内に封じ込まれるから、設備外に飛散することがない。

請求項１７に記載の発明によれば、更に基板研磨装置も外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であるので、研磨用の薬液に腐食性の溶液や人体に有害な溶液を使用しても、溶液や該溶液が揮発して生成するガスは密閉型カプセル内に封じ込まれるから、設備外に飛散することがない。

請求項１８に記載の発明によれば、薬液供給モジュールと基板研磨装置との間で薬液を循環させる薬液循環ラインを設けたので、研磨用の薬液を循環させて研磨に使用することができ、薬液の使用量を節約できると共に、廃液処理量も少なくなる。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る基板研磨設備の全体の概略構成を示す図である。図示するように本基板研磨設備は、基板研磨装置２００、薬液供給モジュール３００、廃液タンクモジュール４００、及び制御盤５００を備えている。基板研磨装置２００はＳｉＣ基板等の基板を研磨する基板研磨装置で、後に詳述する機構を備えた構成である。基板研磨装置２００の全体はモジュール槽４０に収容されている。一例では、基板研磨装置２００の外側は密閉型カプセルであるモジュール槽４０に覆われている。モジュール槽４０の背面に排気ダクト２１が接続されている。別の例では、モジュール槽４０の天井部分には複数の開口が設けられ、排気ダクト２１から排気することにより、外部の空気をモジュール槽４０内に取り込み定常的にダウンフローを形成し、有害な雰囲気が装置外へ流出することを防いでいる。

薬液供給モジュール３００は、薬液原液供給タンク３０１、薬液濃度調整・循環タンク３０２、ポンプ３０３、フィルタ３０４、開閉バルブＶ７、開閉バルブＶ８を備え、全体の外側が密閉型カプセル３０５で覆われている。この密閉型カプセル３０５には排気ダクト３０９が接続されている。薬液原液が収容された薬液原液供給タンク３０１は、密閉型カプセル３０５内に搬入され、薬液供給モジュール３００内に設けたステージに載置されるようになっている。薬液原液供給タンク３０１から薬液原液（例えば５０％のＨＦ溶液）が、開閉バルブＶ６を通して薬液濃度調整・循環タンク３０２に供給され、該薬液濃度調整・循環タンク３０２に開閉バルブＶ９を通して純水が供給され、薬液原液は所定の濃度に希釈された溶液となる。薬液濃度調整・循環タンク３０２内の薬液の濃度は濃度センサ３０６で監視される。

薬液供給モジュール３００と基板研磨装置２００は薬液循環ライン（配管）３０７で接続されている。ポンプ３０３を起動することにより、薬液濃度調整・循環タンク３０２内の薬液溶液は薬液循環ライン（配管）３０７、該薬液循環ライン３０７に設けられたフィルタ３０４、及び開閉バルブＶ７を通して基板研磨装置２００に供給され、基板研磨装置２００からの薬液は開閉バルブＶ１０、及び薬液循環ライン３０８を通って薬液濃度調整・循環タンク３０２に戻り、循環する。基板研磨装置に供給される薬液溶液はフィルタ３０４を通ることにより、異物が除去される。なお、図示は省略するが、薬液濃度調整・循環タンク３０２には薬液の液位を検出するレベルセンサが設けられており、薬液濃度調整・循環タンク３０２内には所定の希釈薬液が収容されるようになっている。密閉型カプセル３０５は密閉構造で、図示しないドレンパンで薬液の漏れを防止し、薬液供給モジュール３００内で発生した薬液蒸気は排気ダクト３０９を通して基板研磨設備の外に排気し、薬液蒸気の漏れを防止している。

廃液タンクモジュール４００は薬液貯留希釈用タンク４０１、及びポンプ４０２を備え、全体の外側が密閉型カプセル４０３で覆われている。この密閉型カプセル４０３には排気ダクト４０４が接続されている。基板研磨装置２００からの廃薬液は開閉バルブＶ１１を通して、上記薬液循環ライン３０７からの廃薬液は開閉バルブＶ８を通して、薬液貯留希釈用タンク４０１に収容される。この薬液貯留希釈用タンク４０１内には開閉バルブＶ１２を通して純水が供給されるようになっており、該純水を供給することにより廃薬液を所定濃度以下に希釈する。この廃液濃度は濃度センサ４０５で監視する。

なお、図示は省略するが、薬液貯留希釈用タンク４０１には廃薬液の液位を検出するレベルセンサが設けられており、薬液貯留希釈用タンク４０１内の廃薬液が所定のレベルに達すると、ポンプ４０２を起動し、薬液貯留希釈用タンク４０１内の廃薬液を排液配管４０６を通して排出する。密閉型カプセル４０３は密閉構造で、図示しないドレンパンで廃薬液の漏れを防止し、廃液タンクモジュール４００内で発生した薬液蒸気は排気ダクト４０４を通して基板研磨設備の外に排気し、薬液蒸気の漏れを防止している。

制御盤５００と基板研磨装置２００の各部、薬液供給モジュール３００の開閉バルブＶ６、開閉バルブＶ９、及びポンプ３０３等、廃液タンクモジュール４００の開閉バルブＶ１２、ポンプ４０２等との間は制御ラインＬで接続され、制御盤５００で制御ソフトによりコントロールできるようになっている。即ち、制御盤５００で基板研磨装置２００、薬液供給モジュール３００、廃液タンクモジュール４００の運転動作制御、運転状態監視、供給源（空気圧、純水圧等）の監視をすると共に、基板研磨工程の押付け圧、研磨時間、軸回転速度のレシピ（メニュー）を設定できるようになっている。

図２乃至図４は本発明に係る基板研磨装置２００の概略構成例を示す図で、図２は全体の断面図、図３は基板保持機構（トップリング）と研磨テーブルを示す断面図、図４は研磨テーブル周辺部を示す平面図である。図示するように、本基板研磨装置２００は研磨テーブル１１と基板保持機構（トップリング）１２とを備えている。研磨テーブル１１は研磨テーブル駆動モータ１３の上の下テーブル１１’を介して回転するようになっている。また、トップリング１２はトップリング駆動モータ１５によりベルト１６を介して回転するようになっている。

なお、本実施形態例では回転型研磨テーブルを用いているが、本発明に係る基板研磨装置に用いる研磨テーブルはそれに限定されず、例えばスクロール型（軌跡運動）研磨テーブル、リニア型（直線運動）、往復運動型の研磨テーブルでもよい。また、基板保持機構も自転型に限られず、研磨テーブルの表面と基板との間で相対的運動を生じさせるものであれば良い。

研磨テーブル１１の上面は固体触媒体である白金板１７が取付けられている。該研磨テーブル１１の外周縁部には円筒状の突起部１８が設けられ、該突起部１８の内周面と白金板１７の上面を含む研磨テーブル１１の上面で後に詳述する研磨用の処理液を収容する処理液槽１９を構成している。研磨テーブル１１の外側は密閉構造（例えば、図示は省略するが部材と部材の間にＯリング等のシール部材を介在させた構成を採用）のテーブルカプセル２０で覆われている。該テーブルカプセル２０の上端はトップリング１２が上下動する開口が形成された蓋体２０ａで覆われている。また、テーブルカプセル２０内は排気ダクト２１に連通しており、該排気ダクト２１を通してテーブルカプセル２０内を局所的に排気するようになっている。

テーブルカプセル２０と研磨テーブル１１の接触部にはメカニカルシール２２が介在して設けられており、該メカニカルシール２２にパージガス経路２４を通って、パージガス（空気）ＰＧが供給できるようになっている。また、テーブルカプセル２０の下方にはドレンパン２３が設けられている。研磨テーブル１１内に給電部ＥＳ１（図３）が設けられ、該給電部ＥＳ１と後述するトップリング１２に設けられた給電部ＥＳ２を介して白金板１７上のＳｉＣ基板Ｗに所定の電圧が印加できるようになっている。また、給電サポート１４内には給電部ＥＳ１に電圧を印加するための給電ケーブル２５と、研磨テーブル１１内に形成された漏液収集部１１ａ内に収集した液を流下されるドレンパイプ２６が配置されている。該ドレンパイプ２６を流下した液はドレンパンＤＰに集められ、液レベルが所定のレベル以上になったら図示しない液面センサでそれを検知し、通報するようになっている。

トップリング１２の外側は密閉構造のトップリングカプセル２７で覆われている。テーブルカプセル２０とトップリングカプセル２７は連通しており、全体として１つのカプセルを構成している。該トップリングカプセル２７には研磨しようとする基板を搬入し、研磨が終了した基板を搬出するための開口２７ａが設けられ、該開口２７ａを開閉するためのシャッター２８が設けられている。即ちシャッター２８を回転軸２９により矢印Ｂに示すように上下することにより開口２７ａは開閉される。また、トップリング１２の回転軸２９とトップリングカプセル２７の間にはパージガス経路３０を通って、パージガス（空気）ＰＧが供給できるようになっている。また、トップリング１２は図２及び図３に示すように、回転軸２９の下端に取り付けられている。

回転軸２９は支柱３１の上端に固定されたトップリングヘッド３２を貫通して回転自在になっており、且つ昇降用エアシリンダ３３により上下動自在になっている。即ち、トップリング１２を図２に示すように、トップリングカプセル２７内で基板を装・脱着する位置（実線で示す位置）から、研磨する位置（二点鎖線で示す位置）まで上下動できるようになっている。研磨テーブル１１の処理液槽１９内には後述するようにＨＦ溶液等の腐食性の強い研磨用の処理液が収容されており、昇降用エアシリンダ３３内の空気圧が低下した場合、トップリング１２が実線位置から二点鎖線位置まで降下し、腐食性の強い処理液中に浸漬することになる。これを防止するため図２に示すようにストッパー用エアシリンダ３４を設け、昇降用シリンダ３３内の空気圧が所定圧以下に低下した場合、又は研磨装置運転停止時にストッパー３４ａを矢印Ａに示すように係止部材３５の下端に突出し、トップリング１２を実線位置に保持するようになっている。

また、図２の３６はロータリージョイントであり、該ロータリージョイント３６を通して、後述するように外部からトップリング１２に真空や圧縮空気を供給、更には給電部ＥＳ２に給電ができるようになっている。また、図示はしないが、給電部ＥＳ２は基板の半径方向に複数の独立した電位を印加できるように２以上の給電部から構成することで基板加工（研磨）の精度を向上させることも可能である。また、研磨テーブル１１やその駆動機構等、トップリング１２やその駆動機構等は全体がモジュール槽４０の内（第１の空間内）に収容されている。そしてモジュール槽（外装）４０は室内（例えば、クリーンルーム内（第２の空間内））の所定の位置に配置されている。モジュール槽４０には図４に示すように、研磨テーブル１１側方の位置に排気ダクト４２に通ずる排気口４３が設けられており、該排気ダクト４２で排気することにより、モジュール槽４０とテーブルカプセル２０との間の空間に上方から下方に向かって空気が流れるダウンフローが形成されるようになっている（図２矢印Ｃ参照）。

また、テーブルカプセル２０の内圧はモジュール槽４０（第１の空間）内圧より負圧になっており、モジュール槽４０内は該モジュール槽４０が配置されている例えば、クリーンルーム内（第２の空間）より負圧となっている。モジュール槽４０は密閉構造カプセルにして、密閉構造カプセルの上部にダウンフロー形成用の空気源と接続する空気ダクトを設けても良いし、モジュール槽４０の天井に開口を設けて外部雰囲気を取り込むようにしてもよい。

また、モジュール槽４０に隣接して基板をモジュール槽４０内に研磨対象物である基板Ｗを搬入及び搬出するためのロードアンロード治具４４が設けられている。図５はロードアンロード治具４４の構成例を示す図で、同図（ａ）は下アームの平面図、同図（ｂ）はロードアンロード治具４４の平面図、同図（ｃ）は側面図である。図示するように、ロードアンロード治具４４は下アーム４６と上アーム４７を備えている。上アーム４７は、その先端部に基板Ｗを載置する基板載置部４７ａを具備する。また、下アーム４６は、その先端に基板Ｗを押し上げる基板押上部４６ａを具備する。該基板押上部４６ａには複数本（ここでは４本）の基板押上用ピン４６ｂが立設している。

上記上アーム４７及び下アーム４６は、レール４８に沿って矢印Ｄに示すように移動できるリニアガイド４９に取付けられている。５０は上アーム４７及び下アーム４６を押し込み引き出すための取っ手であり、５１は下アーム４６の基板押上部４６ａを上げ下げするための回転ツマミである。取っ手５０を把持し下方に押圧することにより、上アーム４７と下アーム４６は２点鎖線で示すように所定量下降し、手を離すと元の位置（実線で示す位置）に戻るようになっている。また、回転ツマミ５１の軸５１ａはネジ溝に螺合しており、該回転ツマミ５１を所定の方向に回転させることにより軸５１ａは下降し、下アーム４６をコイルバネ５２の弾力に抗して押下げ、回転ツマミ５１を反対の方向に回転させることにより軸５１ａは上昇し下アーム４６をコイルバネ５２の弾力により押し上げる。

上記構成のロードアンロード治具４４において、操作棒３８でシャッター２８を押上げ、トップリングカプセル２７の開口２７ａを開放し、取っ手５０を把持し下方に押圧しながら上アーム４７と下アーム４６を前方に押し込むことにより、基板載置部４７ａと基板押上部４６ａはトップリング１２の下端位置（図４のＥ位置）まで達するようになっており、ここで該取っ手５０から手を離すことにより、基板載置部４７ａと基板押上部４６ａは所定量上昇して基板載置部４７ａの上面はトップリング１２の下面に当接する。また、取っ手５０を把持して下方に押圧しながら上アーム４７と下アーム４６を引き込むことにより基板載置部４７ａと基板押上部４６ａは基板のロードアンロード位置（図４のＦ位置）まで引き込むことができるようになっている。

上アーム４７の基板載置部４７ａと下アーム４６の基板押上部４６ａをロードアンロード位置（図４のＦ位置）に位置する状態とし、基板ロードアンロード扉４１を開き、基板載置部４７ａに未研磨の基板を載置する。その後、取っ手５０を把持し、下方に押圧しながら基板載置部４７ａと基板押上部４６ａを上記のようにしてトップリング１２の下端位置（図４のＥ位置）まで押し込む。ここで取っ手５０から手を離すと、基板載置部４７ａの上面はトップリング１２の下面に当接する。続いて回転ツマミ５１を回転させて下アーム４６をコイルバネ５２の弾力により押上げる。これにより、図５（ｃ）に示すように、基板載置部４７ａに載置された基盤Ｗは基板押上部４６ａの基板押上用ピン４６ｂにより押上げられ、トップリング１２の下面に当接する。後に詳述する真空吸着手段により基板Ｗをトップリング１２の下端に真空吸着される。基板Ｗがトップリング１２の下面に真空吸着された後は、回転ツマミ５１を逆に回転させて基板押上部４６ａをトップリング１２から離間させて、取っ手５０を把持し下方に押圧しながら引き込むことにより、上アーム４７と下アーム４６の基板載置部４７ａと基板押上部４６ａが図４のＦ位置に達する。

研磨終了後は、ロードアンロード治具４４の基板載置部４７ａと基板押上部４６ａを上記のようにして図４のＥ位置で押し込み、該Ｅ位置で下アーム４６の基板押上部４６ａが下方に位置する。この状態でトップリング１２の下面に保持されている基板Ｗを解放することにより、基板Ｗは基板載置部４７ａに落とし込まれる。その後、上アーム４７と下アーム４６を引き込み基板載置部４７ａと基板押上部４６ａを図４のＦ位置に移動させ、基板ロードアンロード扉４１を開き、基板載置部４７ａにある基板Ｗを液垂れ防止機能付の基板把持具で把持して取り出すことができる。

図６乃至図９はトップリングの構成を示す図で、図６及び図７は断面図、図８は図６のＡ−Ａ断面図、図９は研磨点付近の詳細を示す断面図である。図示するように、トップリング１２は下カバー６０と上カバー６１を備え、該下カバー６０と上カバー６１はボルト６３で一体的に結合されている。上カバー６１の中央部にはトップリング１２の回転軸２９が位置し、該回転軸２９の下端にはキャップ６４がボルト６５で固定されている。キャップ６４の下端には、ボール受ブラケット６６がボルト６７で固定されている。ボール受ブラケット６６の下面中央部には下方に突出する突起部６６ａが形成されている。

ボール受ブラケット６６の下方にはセットフランジ６８が配置され、該セットフランジ６８の下面にはリテーナーリング６９がボルト７０で固定されている。このリテーナーリング６９はメンブレン７６の基板Ｗの接触面から突起したリングであり、リテーナリング６９に基板Ｗの外周が当ることにより、研磨中に基板Ｗが飛び出すのを防止する作用を奏する。また、セットフランジ６８の下面中央部には下方に突出する突起部６８ａが形成され、該突起部６８ａの上面中央部には、ボール受ブラケット６６の突起部６６ａが挿入される凹部６８ｂが形成されている。ボール受ブラケット６６の突起部６６ａの下面とセットフランジ６８の凹部６８ｂの底面の間にセラミックボール７１が介在している。セットフランジ６８の下面には突起部６８ａを囲むように、キャリア７２がボルト７３で固定されている。また、キャリア７２の下面にはアタッチメント７４がボルト７５で固定されている。このように凹部６８ｂと突起部６６ａによりセラミックボール７１の設置位置と研磨面との距離を近づけることができ、セラミックボール７１を中心とした回転モーメントを小さくすることができる。

キャリア７２の外周面とリテーナーリング６９の内周面の間には、図９に示すように、導電性ゴムからなるメンブレン７６が挟持されており、該メンブレン７６はアタッチメント７４の下面を覆っている。メンブレン７６には複数の真空吸着及び加圧用の孔（図示せず）が形成されており、該孔はアタッチメント７４に形成された真空・加圧用経路７４ａを経由して吸着・加圧用チューブ７７に連通している。吸着・加圧用チューブ７７により真空を供給することにより、メンブレン７６の下面に研磨する基板Ｗを吸着保持することができ、基板Ｗの背面（研磨面の反対側の面）研磨中に所定圧の圧縮空気を供給することにより、基板Ｗを所定の圧力で押圧できる。

また、ここでは図示しないが、メンブレン７６は基板の半径方向に複数の部屋に分割された構造を採用することも可能である。メンブレンの複数の部屋には基板Ｗを背後から各々独立した圧力でテーブルに押圧するように部屋毎に流体圧力をかけることもできる。また、複数の独立した給電部が電気的に絶縁されたメンブレンの複数の部屋から基板Ｗに電位を印加させることも可能である。

なお、図６において、ＥＳ２は給電部であり、図３の給電部ＥＳ１と対応して、研磨中に基板Ｗに電圧を印加できるようになっている。また、図７において、８１はボルト、８２はスプリング、８３はＳＰカラー、８４はストッパー、８５はクッション、８６はカラーであり、これらボルト８１、スプリング８２、ＳＰカラー８３、ストッパー８４、クッション８５及びカラー８６で、トップリング１２の下面が研磨テーブル１１の研磨面である白金板１７の変位に応じてセラミックボール７１を中心に揺動して追従できるトップリング揺動機構８０を構成している。なお、回転軸２９の中空部には上記吸着・加圧用チューブ７７（図６参照）に連通する吸着・加圧用チューブ７７と給電部ＥＳ２に給電する給電ケーブル用チューブ８７が配置されている。なお、図６及び図７において、６２はＯリング等のシール部材を示す。

上記構成の基板研磨装置には図１０に示すように、処理液槽１９内に処理液Ｑを供給する処理液供給ノズル９０、処理液Ｑの温度を検出する処理液温度センサ９１、処理液槽１９内に純水を供給する純水供給ノズル９２、テーブルカプセル２０内に純水を供給する純水供給ノズル９３、処理液槽１９内の処理液Ｑや純水を吸引する液吸引ノズル９４、ポンプ９６、該ポンプ９６からの液をテーブルカプセル２０に流入される液流入ノズル９５、テーブルカプセル２０内の液を排出する液排出ノズル（排液孔）９７が設けられている。

また、図示していないが処理液温度センサ９１で測定した処理液Ｑの温度を基板加工に適した温度とする為のヒーター若しくは冷却器を介して処理液温度を調節した後に、液流入ノズル９５から処理液をテーブルカプセル２０に流入することも可能である。また、図示はしていないが、処理液Ｑの濃度（例えば、ＨＦ濃度）の測定装置も処理液Ｑの循環・再生ラインに設けられ、測定された濃度に応じて、高濃度若しくは低濃度の処理液を循環・再生ラインに供給することで処理液Ｑの濃度を制御することが可能である。また、純水供給バルブＶ１、処理液戻りバルブＶ２、テーブルカプセル排液排出バルブＶ３、開閉バルブＶ４、Ｖ５が設けられている。

図１０に示すように、トップリング１２の下面に研磨する基板Ｗを吸着保持すると共に、処理液槽１９内に処理液供給ノズル９０を通して研磨用の処理液Ｑを供給して満たす。この状態で、研磨テーブル駆動モータ１３を起動し、研磨テーブル１１を回転させると共に、トップリング駆動モータ１５を起動し、トップリング１２を回転する。その後昇降用エアシリンダ３３により、トップリング１２を下降させ、下面に吸着保持された基板Ｗが処理液Ｑ中で研磨テーブル１１の白金板１７面に極接近させるか又は接触させ、基板Ｗの研磨面を研磨する。研磨処理中、処理液槽１９内を満たした処理液Ｑは突起部１８の頂部をオーバーフローしてテーブルカプセル２０内に流れ込む。テーブルカプセル２０内に流れ込んだ処理液Ｑは処理液戻りバルブＶ２を通し、図１の薬液供給モジュール３００の薬液濃度調整・循環タンク３０２に送られる。ポンプ３０３により薬液濃度調整・循環タンク３０２内の処理液（薬液）はフィルタ３０３を通って異物が除去され、処理液供給ノズル９０を通って、再び処理液槽１９内に流入して循環する。

ここで、ＳｉＣ基板を研磨する場合について説明する。図１の薬液供給モジュール３００の薬液原液タンク３０１には濃度５０％の濃ＨＦ溶液が収容され、薬液濃度調整・循環タンク３０２内でこの濃ＨＦ溶液に純水が加えられ、ＨＦ濃度５％に希釈される。ＳｉＣは常態ではＨＦ溶液に溶解しないか、溶解するが研磨処理時間内は殆ど溶解しないが、上記のようにＨＦ溶液中でＳｉＣ基板と固体触媒である白金板１７が極接近又は接触した状態では、白金板１７の表面で生成したハロゲンラジカル（ハロゲンであるフッ素（Ｆ）分子のラジカル）とＳｉＣ基板Ｗの表面原子との化学反応で生成したハロゲン化合物が溶出する。これによりＳｉＣ基板Ｗの表面が研磨される。

研磨中又は研磨中の所定時間、給電部ＥＳ１と給電部ＥＳ２の間に所定の電圧を印加してＳｉＣ基板Ｗに給電し、研磨を促進させてもよい。研磨の終了は基板の平坦度の測定を行なって判定する。具体的にはトップリング１２若しくは研磨テーブル駆動モータ１３のトルクを検出してそのトルク値の変化（時間変化や設定した閾値からの変化等）で検出するか、研磨開始時間からの経過時間で管理するなどの方法で行う。

研磨終了後は、ポンプ９６を運転し、処理液槽１９内の処理液Ｑを液吸引ノズル９４を通して排出すると共に、排出した処理液Ｑをテーブルカプセル２０に流入させ、テーブルカプセル２０から処理液戻りバルブＶ２（図１の開閉バルブＶ１０）を通して前記薬液供給モジュール３００の薬液濃度調整・循環タンク３０２に送られる。テーブルカプセル２０に処理液が無くなったら、処理液戻りバルブＶ２を閉じ、純水供給バルブＶ１及び開閉バルブＶ４を開いて、処理液槽１９内に純水を供給し、処理液槽１９内を純水で満たし、突起部１８の頂部をオーバーフローさせながら、基板Ｗ及びトップリング１２を洗浄する。洗浄が終了したらトップリング１２を図１０の実線で示す位置まで上昇させ、ポンプ９６により、処理液槽１９内の純水を液吸引ノズル９４を介して排水し、テーブルカプセル２０に流入させる。テーブルカプセル２０内に流入した純水はテーブルカプセル排液排出バルブＶ３を通して排出される。

続いて、開閉バルブＶ５を開いて純水供給ノズル９３からテーブルカプセル２０内に純水を供給し、テーブルカプセル２０内及び研磨テーブル１１の外側も洗浄する。テーブルカプセル２０には上下動できるオーバーフロー管３７が設けられており、該オーバーフロー管３７の上下方向の位置を調整することにより、テーブルカプセル２０の蓋体２０ａの下面も洗浄でき、テーブルカプセル２０の処理液との接液部を洗浄することができる。このように、基板の研磨から洗浄終了まで、トップリング１２及び研磨テーブル１１は、密閉構造のテーブルカプセル２０及びトップリングカプセル２７内にあり、強い腐食性の処理液及びその揮発ガス等はテーブルカプセル２０及びトップリングカプセル２７の外側に飛散することがない。

また、万が一処理液及びその揮発ガス等がテーブルカプセル２０及びトップリングカプセル２７の外部に飛散しても、該テーブルカプセル２０及びトップリングカプセル２７の外側は上記のように、モジュール槽（外装）４０に覆われ、テーブルカプセル２０内はモジュール槽４０内（第１の空間）より負圧になっており、モジュール槽４０とテーブルカプセル２０との間の空間には上方から下方に向かって空気が流れるダウンフローが形成され、更にモジュール槽４０内は該モジュール槽４０が配置されている例えば、クリーンルーム内より負圧となっている。テーブルカプセル２０及びトップリングカプセル２７の外部に飛散したガス等がモジュール槽４０が配置されている室内に漏洩することはない。

研磨終了した基板Ｗをモジュール槽４０内から搬出するには、図１１に示すように、シャッター２８を上に押し上げ、トップリングカプセル２７の開口を開放する。回転ツマミ５１を回転させて下アーム４６の基板押上部４６ａの基板押上用ピン４６ｂの上端が上アーム４７の基板載置部４７ａの基板載置面より下方に位置していることを確認する。取っ手５０を下方に押圧しながら、下アーム４６と上アーム４７を基板押上部４６ａと基板載置部４７ａがトップリング１２の真下に位置するまで押し出し、取っ手５０を離す。この状態でトップリング１２に吸着されている基板Ｗを解放すると、基板Ｗは基板載置部４７ａ上に落下し、載置される。この基板Ｗの解放は、真空吸引をＯＦＦした後、基板Ｗの背面に純水を約１秒間噴射し、更に窒素（Ｎ₂）をガスを２秒間噴射して行う。

基板Ｗが基板載置部４７ａに載置されたら、取っ手５０を把持し下方に押圧しながら下アーム４６と上アーム４７を基板押上部４６ａと基板載置部４７ａの基板ロードアンロード位置（図４のＦ位置）まで引き込む。モジュール槽４０内には、下アーム４６及び上アーム４７に対してクリーンな窒素（Ｎ₂）や空気を噴射するガス噴射ノズル８８、８９が設けられており、下アーム４６と上アーム４７の引き込みに際して、ガス供給バルブＶ６を開いてガス噴射ノズル８８、８９からクリーンな窒素（Ｎ₂）又は空気を噴射することにより、該下アーム４６と上アーム４７の表面の液滴を除去する。この下アーム４６及び上アーム４７の押し出し引き込み動作は、アーム上の液がなくなるまで複数回行ってもよい。

ガス供給バルブＶ６を閉じ、ガス噴射ノズル８８、８９からの窒素（Ｎ₂）又は空気の噴射を停止する。続いて、シャッター２８を下降させトップリングカプセル２７の開口を閉じる。回転ツマミ５１を回転させて下アーム４６の基板押上部４６ａの基板押上用ピン４６ｂの上端を上アーム４７の基板載置部４７ａの基板載置面より上方に持ち上げる。ロードアンロード扉４１を開け、基板を液ダレ防止付把持具で把持して取り出す。続いてロードアンロード扉４１を閉じることにより、研磨の終了した基板Ｗの搬出は終了する。

上記構成の基板研磨装置２００の研磨用処理液（薬液）と接する部分は耐薬液性の強い材料を使用する必要がある。ここでは、薬液接液部である研磨テーブル１１にセラミック（アルミナ又はＳｉＣ）、ＰＥＥＫ、ＰＶＣのいずれかを使用する。また、同じく薬液接液部である突起部１８、テーブルカプセル２０、ドレンパン２３、モジュール槽４０、下カバー６０、上カバー６１には、それぞれＰＶＣを使用している。また、同じく薬液接液部であるメンブレン７６にはフッ素ゴムを使用している。また、トップリング１２のリテーナーリング６９の材料にはＰＥＥＫ等の樹脂、又はセラミック（アルミナ又はＳｉＣ）を用いる。特に、ＳｉＣ基板は硬質なため、リテーナーリング６９の内側が基板の横方向の力を受けて磨耗しやすいが、リテーナーリング６９をセラミックで形成することにより、リテーナーリング６９が基板と接触により減耗することを防ぐことができる。

なお、固体触媒体として図３に示すように、白金板１７を用いた場合、白金板１７は高価ものであるから、できるだけ上面の多くを基板Ｗの研磨に役立てたい。そこで図３に示すように、白金板１７を研磨テーブル１１の上面に取り付けるためボルト５５が貫通する孔５３の径をボルト５５の径より大きくし、この孔５３の径より大きな径の座金５４を介在させてボルト５５で締め付け固定している。このような構成とすることにより、所定枚数の基板Ｗの研磨終了後、ボルト５５を緩めることにより、白金板１７の中心を研磨テーブル１１の回転中心から偏芯させて、再びボルト５５を締めつけることにより、白金板１７の固定位置を変更することができる。これにより、白金板１７の上面の多くを基板Ｗの研磨に活用できる。

なお、図１２に示すように、トップリング１２の上カバー６１と回転軸２９の間を蛇腹等の柔軟性を有する遮蔽部材９８で閉塞することにより、研磨用の処理液である強い腐食性のＨＦ溶液やその揮発ガスの影響を受けないようにすることができる。また、モジュール槽内の所定の位置にはガス濃度検知センサＧＳ（図２参照）を設け、該ガス濃度検知センサＧＳの出力からガス濃度を監視し、ガス濃度が所定の値を超えた場合、図示しない警報手段から警報を発するようにする。

また、図１３に示すように、テーブルカプセル２０の上部に密閉構造のドレッシングカプセル１０１を設け、該テーブルカプセル２０内に回転軸１０５で回転するブラシドレッサー１０２及び／又はウォータジェットノズル１０３を配置してもよい。これにより、ブラシドレッサー１０２で研磨テーブルの研磨面（白金板１７）をドレッシングし、ウォータジェットノズル１０３の半径方向に配置した複数ノズルから研磨面（白金板１７の面）上に純水を噴射することにより、研磨面である固体触媒である白金板１７をドレッシングすることができる。

また、ドレッシングカプセル１０１の回転軸１０５の貫通部にはパージガス経路１０４を通してパージガス（空気）を供給している。これにより回転軸１０５の貫通部を通してドレッシングカプセル１０１内のガスが漏れ出ることはない。また、ドレッシングカプセル１０１内をモジュール槽４０内（第１の空間）より負圧にすることにより、ドレッシングカプセル１０１やテーブルカプセル２０からガスの漏出を更に防止できる。なお、ドレッシングカプセル１０１はテーブルカプセル２０と連通しており、テーブルカプセル２０、トップリングカプセル２７、ドレッシングカプセル１０１で全体として１つのカプセルを構成している。

図１４は洗浄部を備えた基板研磨設備の全体平面構成を示す図である。図示するように、本基板研磨設備は基板を研磨する研磨部２１０と、研磨した基板を洗浄する洗浄部２２０を備えている。研磨部２１０には自動運転ができる自動基板研磨装置２００’が配置されている。自動基板研磨装置２００’は上記基板研磨装置２００が備えているものと略同じ構成の研磨テーブル１１や基板保持機構（トップリング）１２、ブラシドレッサー１０２、ウォータジェットノズル１０３を備えている。基板保持機構１２はトップリングヘッド３２’に回転自在に支持され、図示しないトップリング駆動モータで回転するようになっている。トップリングヘッド３２’は回動及び上下動自在な支柱３１’に支持されており、トップリングヘッド３２’は支柱３１’の回動により矢印Ｈに示すように旋回し、且つ支柱３１’の上下動により上下動できるようになっている。

ブラシドレッサー１０２は回動及び上下動自在な支柱１０７に支持されており、ブラシドレッサー１０２は支柱１０７の回動により、実線で示す位置から２点鎖線で示す位置及びその反対に旋回し、且つ支柱１０７の上下動により上下動できるようになっている。２１１はロードアンロード用のプッシャーである。研磨テーブル１１、基板保持機構１２、ブラシドレッサー１０２、及びウォータジェットノズル１０３等の機器は、気密構造の研磨装置カブセル２１２内に配置され、研磨装置カブセル２１２内は排気ダクト２１３を介して排気されるようになっている。

研磨装置カブセル２１２はモジュール槽４０内に配置されており、該モジュール槽４０内を排気ダクト４２で排気することにより、研磨装置カブセル２１２内に上方から下方に向かって空気が流れるダウンフローが形成されるようになっている。モジュール槽４０には基板Ｗを搬入搬出するための開口４０ａが設けられ、該開口４０ａを開閉する開閉シャッター２１４が設けられている。また、研磨装置カブセル２１２にも基板Ｗを搬入搬出するための開口２１２ａが設けられ、該開口２１２ａを開閉する気密構造の開閉シャッター２１５が設けられている。

洗浄部２２０は、複数の基板Ｗが収容される基板カセット２２２を載置するロード／アンロード・ステージ２２１と、中央部に配置され、矢印Ｇ方向に可動する２台の搬送ロボット２２３，２２４と、搬送ロボット２２３，２２４の一方側にある２台の反転機２２５，２２６と、搬送ロボット２２３，２２４の他方側にある３台の洗浄機、即ち第１次洗浄機２２７、第２次洗浄機２２８、第３次洗浄機２２９とから構成されている。

図１４に示す基板研磨設備において、研磨前のＳｉＣ基板等の基板Ｗを収容した基板カセット２２２が、ロード／アンロード・ステージ２２１にセットされると、搬送ロボット２２３が基板カセット２２２から１枚の基板Ｗを取り出し反転機２２５に渡す。反転機２２５は基板Ｗを反転する。搬送ロボット２２４は反転機２２５からアーム２２４ａにより基板Ｗを受け取り、開閉シャッター２１４及び開閉シャッター２１５が開いた、開口４０ａ、開口２１２ａを通って、基板Ｗを研磨装置カブセル２１２に内に搬入し、プッシャー２１１上に載置する。基板Ｗの載置後は、搬送ロボット２２４のアーム２２４ａは速やかに退出し、開閉シャッター２１４及び開閉シャッター２１５は閉じる。

なお、空間雰囲気の気圧は、研磨装置カプセル２１２＜モジュール槽４０＜洗浄部２２０＜クリーンルーム（基板研磨装置配置空間）に設定されており、腐食性、又は有害なガスが装置外部に流出しないように構成されている。

基板保持機構１２はトップリングヘッド３２’の旋回動作により、プッシャー２１１の上部に移動する。ここでプッシャー２１１の上昇動作により、基板Ｗは基板保持機構１２の下面に当接し、基板保持機構１２の真空吸着動作によりその下面に基板Ｗを真空吸着する。続いて、トップリングヘッド３２’の旋回動作により、基板保持機構１２は研磨テーブル１１の上に移動する。ここで支柱３１’の下降動作により、基板保持機構１２に保持された基板Ｗは処理液１９槽内の処理液に浸漬すると共に、研磨面（例えば白金板）１７に所定の押圧力で接触又は極接近して、上記のように研磨が行われる。

研磨終了した基板Ｗはトップリングヘッド３２’の旋回動作により、プッシャー２１１の上部に移動し、基板保持機構１２はプッシャー２１１の動作によりその上面が所定の位置に到達したら基板Ｗを解放し、プッシャー２１１上に載置する。プッシャー２１１は所定位置下降し、その位置に基板Ｗを保持する。開閉シャッター２１４及び開閉シャッター２１５は開放され、搬送ロボット２２４のアーム２２４ａが研磨装置カブセル２１２に進入し、プッシャー２１１上の基板Ｗを受け取り、洗浄部２２０に退出する。搬送ロボット２２４のアーム２２４ａの退出後は速やかに開閉シャッター２１４及び開閉シャッター２１５を閉じる。

搬送ロボット２２４は基板Ｗを反転機２２６に渡し、反転した後に、搬送ロボット２２４及びロボット２２３によって、第１次〜第３次洗浄機２２７〜２２９に順次送られる。基板Ｗは第１次〜第３次洗浄機２２７〜２２９にて洗浄及び乾燥された後、搬送ロボット２２３によってロード／アンロード・ステージ２２１の基板カセット２２２に戻される。なお、ここでは基板研磨装置２００にドレッシングカプセルを備えないものを示したが、図１３に示すようにドレッシングカプセル１０１を備えた基板研磨装置でもよいことは当然である。

なお、上記例では、研磨テーブル１１の処理液槽１９に収容される処理液として触媒支援化学研磨方法の場合に、ＨＦ溶液を用いる例を説明したが、触媒支援化学研磨方法に用いる処理液としては、ＨＣｌ溶液、Ｈ₂Ｏ₂（重水）、Ｏ₃水を用いることもできる。また、固体触媒材料としては白金板を用いる例を説明したが、固体触媒材料としてはＭｏ、Ｆｅ、イオン交換体（イオン交換膜、イオン交換不織布）を用いることもでき板状体に限定されるものではなく、研磨テーブル１１の上面にこれら触媒材料の膜を形成した構成でもよい。また、固体触媒の表面には凹凸溝を形成することにより、触媒支援化学研磨効率が向上する。

また、図１４に示す基板研磨設備において、自動基板研磨装置２００’に替え、図１に示す構成の基板研磨設備を用いて、基板研磨設備を構成することも可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記例では基板研磨装置は研磨テーブル１１の外周縁部に円筒状の突起部１８を設け、触媒支援型化学研磨装置を説明したが、これに限定されるものではなく、処理液槽が形成された上面が平坦な研磨テーブル、トップリング、及びドレッサーを備えた基板研磨装置において、研磨テーブル、トップリング、及びドレッサーを夫々密閉構造のカプセルに収容した構造としてもよい。これにより、例えば、研磨用の処理液に腐食性液、或いは有害性液、研磨処理により腐食性ガス或いは有害性ガスが発生する場合でも、それらが装置外に飛散するのを完全に防止できる。

図１は本発明に係る基板研磨設備の全体の概略構成を示す図である。本発明に係る基板研磨装置の概略構成例を断面図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構（トップリング）と研磨テーブル部分の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置の研磨テーブル周辺の構成例を示す平面図である。本発明に係る基板研磨装置のロードアンロード治具の構成例を示す図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構の構成例を示す断面図（図６のＡ−Ａ断面）である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構の研磨点付近の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構と研磨テーブル部分の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置のロードアンロード治具の動作を説明するための図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置の基板保持機構（トップリング）と研磨テーブル部分の構成例を示す断面図である。本発明に係る基板研磨装置を用いた基板研磨設備全体の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１１研磨テーブル
１２基板保持機構（トップリング）
１３研磨テーブル駆動モータ
１４給電サポート
１５トップリング駆動モータ
１６ベルト
１７白金板（研磨面）
１８突起部
１９処理液槽
２０テーブルカプセル
２０ａ蓋体
２１排気ダクト
２２メカニカルシール
２３ドレンパン
２４パージガス経路
２５給電ケーブル
２６ドレンパイプ
２７トップリングカプセル
２７ａ開口
２８シャッター
２９回転軸
３０パージガス経路
３１支柱
３２トップリングヘッド
３３昇降用エアシリンダ
３４ストッパー用エアシリンダ
３４ａストッパー
３５係止部材
３６ロータリージョイント
３７オーバーフロー管
３８操作棒
４０モジュール槽
４０ａ開口
４１ロードアンロード扉
４２排気ダクト
４３排気口
４４ロードアンロード治具
４６下アーム
４６ａ基板押上部
４６ｂ基板押上用ピン
４７上アーム
４７ａ基板載置部
４８レール
４９リニアガイド
５０取っ手
５１回転ツマミ
５１ａ軸
５２コイルバネ
５３孔
５４座金
５５ボルト
６０下カバー
６１上カバー
６２シール部材
６３ボルト
６４キャップ
６５ボルト
６６ボール受ブラケット
６６ａ突起部
６７ボルト
６８セットフランジ
６８ｂ凹部
６９リテーナーリング
７０ボルト
７１セラミックボール
７２キャリア
７３ボルト
７４アタッチメント
７５ボルト
７６メンブレン
７７吸着・加圧用チューブ
８０トップリング揺動機構
８１ボルト
８２スプリング
８３ＳＰカラー
８４ストッパー
８５クッション
８６カラー
８７給電ケーブル用チューブ
８８ガス噴射ノズル
８９ガス噴射ノズル
９０処理液供給ノズル
９１処理液温度センサ
９２純水供給ノズル
９３純水供給ノズル
９４液吸引ノズル
９５液流入ノズル
９６ポンプ
９７液排出ノズル
９８遮蔽部材
１０１ドレッシングカプセル
１０２ブラシドレッサー
１０３ウォータジェットノズル
１０４パージガス経路
１０５回転軸
１０７支柱
２００基板研磨装置
２００´ 自動研磨装置
２１０研磨部
２１１プッシャー
２１２研磨装置カプセル
２１２ａ開口
２１３排気ダクト
２１４開閉シャッター
２１５開閉シャッター
２２０洗浄部
２２１ロード／アンロード・ステージ
２２２基板カセット
２２３搬送ロボット
２２４搬送ロボット
２２４ａアーム
２２５反転機
２２６反転機
２２７第１次洗浄機
２２８第２次洗浄機
２２９第３次洗浄機
３００薬液供給モジュール
３０１薬液原液供給タンク
３０２薬液濃度調整・循環タンク
３０３ポンプ
３０５密閉型カプセル
３０６濃度センサ
３０７薬液循環ライン
３０８薬液循環ライン
３０９排気ダクト
４００廃液タンクモジュール
４０１薬液貯留希釈用タンク
４０２ポンプ
４０３密閉型カプセル
４０４排気ダクト
５００制御盤
ＤＰドレンパン
ＥＳ１給電部
ＥＳ２給電部
ＧＳガス濃度検知センサ
ＰＧパージガス
Ｑ処理液
Ｖ１純水供給バルブ
Ｖ２処理液戻バルブ
Ｖ３排液排出バルブ
Ｖ４開閉バルブ
Ｖ５開閉バルブ
Ｖ６開閉バルブ
Ｖ７開閉バルブ
Ｖ８開閉バルブ
Ｖ９開閉バルブ
Ｖ１０開閉バルブ
Ｖ１１開閉バルブ
Ｖ１２開閉バルブ

Claims

研磨テーブルと基板保持機構を備え、該研磨テーブルの上面に研磨用の処理液を供給すると共に、前記基板保持機構で保持し基板を該研磨テーブル面に所定の押圧力で接触させ、又は処理液中に浸漬して該研磨テーブル面に接近又は接触させ、該基板と研磨テーブルの相対運動により基板を研磨する基板研磨装置であって、
前記基板保持機構及び前記研磨テーブルの外側をカプセルで覆ったことを特徴とすることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１に記載の基板研磨装置において、
前記基板保持機構は研磨時と非研磨時において位置を移動し、前記カプセルは該基板保持機構の移動範囲も覆うことを特徴とする基板研磨装置。
請求項１又は２に記載の基板研磨装置において、
前記基板保持機構は、回転軸を備えた自転型であり、該回転軸と前記カプセルの間にパージガスを噴出するパージ機構を設けていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記カプセルには被研磨対象物である基板を出し入れするための開口と、該開口を閉じるシャッターを設けていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記カプセルには、前記処理液を供給する処理液供給ノズルと、該カプセルの前記処理液との接液部を洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、該カプセルから液を排出するための排液孔を設けていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記カプセルの外側下方に、前記カプセルから漏れ出た液を受けるドレンパンを設けたことを特徴する基板研磨装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記カプセル内のガスを排気する排気手段を設けたことを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記カプセルは装置の第１の空間に納められており、該カプセル内圧は該第１の空間内圧よりも負圧に保たれていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項８に記載の基板研磨装置において、
前記第１の空間内には上方から下方に気体が流れるダウンフローを形成することを特徴とする基板研磨装置。
請求項８又は９に記載の基板研磨装置において、
前記第１の空間は第２の空間内に設置されており、該第１の空間内圧は第２の空間内圧より負圧に保たれていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記研磨テーブルの上面をコンディショニングするコンディショナーを備え、該コンディショナーも前記カプセル内に納められていることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板研磨装置において、
前記処理液が揮発して生成される気体、又は前記基板研磨中に発生する気体の濃度を検知するガス濃度検知機構を設けたことを特徴とする基板研磨装置。
外周縁部に筒状突起部を設け、且つ上面に固体触媒を設けた研磨テーブルと基板保持機構を備え、該研磨テーブルの筒状突起部内に研磨用の処理液を収容すると共に、前記基板保持機構で保持し基板を処理液中に浸漬して該研磨テーブル上面の固体触媒に接近又は接触させ、該基板と研磨テーブルの相対運動により基板を研磨する基板研磨装置であって、
前記基板保持機構及び前記研磨テーブルの外側を密閉型のカプセルで覆ったことを特徴とすることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１３に記載の基板研磨装置において、
前記研磨テーブル上面の固体触媒は白金、モリブデン、鉄、イオン交換膜、イオン交換不織布のいずれかであることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１３又は１４に記載の基板研磨装置において、
前記処理液はＨＦ溶液、ＨＣｌ溶液、Ｈ₂Ｏ₂、Ｏ₃水のいずれかであることを特徴とする基板研磨装置。
請求項１に記載の基板研磨装置を備え、更に該基板研磨装置に研磨用の薬液を供給する薬液供給モジュールと、廃液を収容する廃液タンクモジュールと、及び前記基板研磨装置と前記各モジュールを監視制御する制御盤を備え、前記各モジュールはそれぞれその外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であることを特徴とする基板研磨設備。
基板を研磨する基板研磨装置と、該基板研磨装置に研磨用の薬液を供給する薬液供給モジュールと、廃液を収容する廃液タンクモジュールと、及び前記基板研磨装置と前記各モジュールを監視制御する制御盤を備え、
前記基板研磨装置、前記薬液供給モジュール、前記廃液タンクモジュールはそれぞれその外側が密閉型カプセルで覆われ密閉構造であることを特徴とする基板研磨設備。
請求項１６又は１７に記載の基板研磨設備において、
前記薬液供給モジュールと前記基板研磨装置との間で薬液を循環させる薬液循環ラインを設けたことを特徴とする基板研磨設備。