JP2022059509A - トップリングおよび基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を研磨パッドに均一に押圧することができ、かつコンパクトなトップリングを実現する【解決手段】本実施形態のトップリング３０２は、基板ＷＦを保持するためのものであり、回転シャフト１８に連結されたベース部材３０１と、基板ＷＦを吸着するための基板吸着面３３４ａおよび減圧手段３１と連通する減圧部３３４ｂを有する多孔質部材３３４、多孔質部材３３４の基板吸着面３３４ａとは反対側の面３３４ｃおよび側面３３４ｄを遮蔽するように構成された遮蔽部材３３２、およびベース部材３０１の少なくとも一部の周囲を囲むように遮蔽部材３３２に設けられた枠部材３４４、を含む基板吸着部材３３０と、ベース部材３０１の枠部材３４４に囲まれた少なくとも一部と枠部材３４４とを接続する弾性部材３４０と、を含む。【選択図】図３

Description

本願は、トップリングおよび基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。

化学機械研磨装置などの基板処理装置は、基板を保持するためのトップリングを含む。例えば特許文献１に記載されているように、トップリングは、回転軸と、回転軸に連結されたフランジと、フランジの下面中央に形成された開口に嵌合された多孔質の吸着板と、吸着板の上面に貼り付けられた遮蔽板とを含む。このトップリングは、真空吸引によって吸着板の微細孔を介して基板を吸着し、かつ、遮蔽板に圧力を加えることによって基板を研磨パッドに押圧するように構成される。

特許第３６６８５２９号公報

特許文献１に記載されている技術は、基板を研磨パッドに均一に押圧することができ、かつコンパクトなトップリングを実現することに関して改善の余地がある。

すなわち、基板処理装置は、各部品の製造公差に起因して、トップリングまたは研磨パッドが貼り付けられる定盤に傾きが生じる場合がある。これに対して、特許文献１に記載されているトップリングは、フランジの開口に吸着板が嵌合されている。したがって、トップリングまたは定盤に傾きが生じた場合には、トップリングが保持する基板の被研磨面と研磨パッドの研磨面とが平行に接触せず、その結果、基板を均一に研磨パッドに押圧できないおそれがある。

この点に関して、吸着板をフランジの開口に嵌合するのではなく、開口を形成するフランジの枠状部材と吸着板とを弾性膜を介して接続することが考えられる。これによれば、トップリングまたは定盤に傾きが生じたとしても、弾性膜の弾性によって吸着板を研磨パッドの研磨面にならわせ、基板を均一に研磨パッドに押圧できると考えられる。

しかしながら、吸着板から真空吸引するための吸引路をトップリングの枠状部材を通して引き回そうとすると、枠状部材のスペースの制約に起因してトップリングの平面サイズが大きくなり、トップリングのコンパクト化を妨げるおそれがある。

そこで、本願は、基板を研磨パッドに均一に押圧することができ、かつコンパクトなトップリングを実現することを１つの目的としている。

一実施形態によれば、基板を保持するためのトップリングであって、回転シャフトに連結されたベース部材と、基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材、前記多孔質部材の前記基板吸着面とは反対側の面および側面を遮蔽するように構成された遮蔽部材、および前記ベース部材の少なくとも一部の周囲を囲むように前記遮蔽部材に設けられた枠部材、を含む基板吸着部材と、前記ベース部材の前記枠部材に囲まれた少なくとも一部と前記枠部材とを接続する弾性部材と、を含む、トップリングが開示される。

一実施形態による、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による、研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態のトップリングを概略的に示す断面図である。 一実施形態のトップリングを概略的に示す断面斜視図である。 一実施形態のトップリングを概略的に示す断面図である。 一実施形態のトップリングの一部を拡大して概略的に示す断面図である。 一実施形態の基板のパターン領域および非パターン領域を概略的に示す平面図、および、一実施形態の基板吸着部材を概略的に示す平面図である。 一実施形態の基板吸着部材を概略的に示す斜視図である。 図８におけるＡＡ領域を拡大した図である。

以下に、本発明に係るトップリングおよび基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、一実施形態による基板処理装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、ロードユニット１００、搬送ユニット２００、研磨ユニット３００、乾燥ユニット５００、およびアンロードユニット６００を有する。図示の実施形態において、搬送ユニット２００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを有し、研磨ユニット３００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを有する。一実施形態において、これらの各ユニットは、独立に形成することができる。これらのユニットを独立して形成することで、各ユニットの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置１０００を簡易に形成することができる。また、基板処理装置１０００は、制御装置９００を備え、基板処理装置１０００の各構成要素は制御装置９００により制御される。一実施形態において、制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。

＜ロードユニット＞
ロードユニット１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのユニットである。一実施形態において、ロードユニット１００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

図示の実施形態において、ロードユニット１００の搬送機構は、複数の搬送ローラ２０２と、搬送ローラ２０２が取り付けられる複数のローラシャフト２０４とを有する。図１に示される実施形態においては、各ローラシャフト２０４には３つの搬送ローラ２０２が取り付けられている。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上に配置され、搬送ローラ２０２が
回転することで基板ＷＦが搬送される。ローラシャフト２０４上の搬送ローラ２０２の取り付け位置は、基板ＷＦを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ２０２は基板ＷＦに接触するので、処理対象である基板ＷＦに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ２０２が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードユニット１００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、ロードユニット１００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。

＜搬送ユニット＞
図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送ユニット２００として説明する。

図示の搬送ユニット２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向に搬送することができる。搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、図示していないモータにより駆動される。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２によって基板受け渡し位置まで搬送される。

一実施形態において、搬送ユニット２００は、洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、図示しない洗浄液の供給源に接続される。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２によって搬送される基板ＷＦに洗浄液を供給するように構成される。

＜研磨ユニット＞
図２は、一実施形態による研磨ユニット３００の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨ユニット３００として説明する。

図２に示すように、研磨ユニット３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッドを構成するトップリング３０２とを備えている。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、テーブルシャフト３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。

研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給されるようになっている。また、図２に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２には貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３
５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。

図２には示されていないが、一実施形態において、研磨ユニット３００は、液体、または、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える（図１参照）。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

トップリング３０２は、トップリングシャフト１８に接続されており、このトップリングシャフト１８は、上下動機構３１９により揺動アーム３６０に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト１８の上下動により、揺動アーム３６０に対してトップリング３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。トップリングシャフト１８は、図示しないトップリング回転モータの駆動により回転するようになっている。トップリングシャフト１８の回転により、トップリング３０２がトップリングシャフト１８を中心にして回転するようになっている。

トップリング３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。揺動アーム３６０は支軸３６２を中心として旋回可能に構成されている。トップリング３０２は、揺動アーム３６０の旋回により、上述の搬送ユニット２００の基板受け渡し位置と研磨テーブル３５０の上方との間で移動可能である。トップリングシャフト１８を下降させることで、トップリング３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、トップリング３０２および研磨テーブル３５０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３５０の上方に設けられた研磨液供給ノズル３５４から、および／または、研磨テーブル３５０に設けられた開口部３５５から研磨パッド３５２上に研磨液を供給する。このように、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、トップリング３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。

トップリングシャフト１８およびトップリング３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱１３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱１３０を介して揺動アーム３６０に固定されている。

ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング３０２が上下動する。

一実施形態による研磨ユニット３００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａをドレッシングするドレッシングユニット３５６を備えている。このドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の上端に設けられたエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持する揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下部はドレッシング部材５０ａにより構成され、このドレッシング部材５０ａの下面には針状
のダイヤモンド粒子が付着している。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６は揺動アーム５５に固定されている。

揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転するようになっている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧する。

研磨パッド３５２の研磨面３５２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面３５２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面３５２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに摺接させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。

＜乾燥ユニット＞
乾燥ユニット５００は、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥ユニット５００は、研磨ユニット３００で研磨された後に、搬送ユニット２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥ユニット５００は、搬送ユニット２００の下流に配置される。乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。搬送される基板ＷＦ上の水滴を乾燥ユニット５００によって吹き飛ばすことで、基板ＷＦを乾燥させることができる。

＜アンロードユニット＞
アンロードユニット６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを基板処理装置１０００の外へ搬出するためのユニットである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００の下流に配置される。一実施形態において、アンロードユニット６００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

＜トップリング＞
次に、一実施形態による研磨ユニット３００におけるトップリング３０２について説明する。図３は、一実施形態のトップリング３０２を概略的に示す断面図である。図３に示すように、トップリング３０２は、トップリングシャフト（回転シャフト）１８に連結されたベース部材３０１を含む。ベース部材３０１は、具体的には、トップリングシャフト１８に連結されたフランジ３０３と、フランジ３０３の下部に設けられた上部ガイド部材３０５と、上部ガイド部材３０５の下部に設けられた下部ガイド部材３０６と、を含む。上部ガイド部材３０５は、フランジ３０３の平面サイズよりも小さな平面サイズを有し、フランジ３０３の下面から下方に突出している。下部ガイド部材３０６は、上部ガイド部材３０５の下面の周縁部に枠状に設けられている。なお、上部ガイド部材３０５またはフランジ３０３の平面サイズとは、上部ガイド部材３０５またはフランジ３０３を平面視した（トップリングシャフト１８に沿った方向から見た）ときの上部ガイド部材３０５またはフランジ３０３の大きさのことである。

また、トップリング３０２は、被研磨面を下方に向けた状態の基板ＷＦの裏面を吸着するための基板吸着部材３３０を含む。基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１の下方に配置される。基板吸着部材３３０は、多孔質部材３３４を含む。多孔質部材３３４は、減圧手段（真空源）３１を用いた真空引きによって基板ＷＦを真空吸着することができる部材であればよく、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、またはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの樹脂に多数の細孔が形成された樹脂ポーラス材で構成することができる。多孔質部材３３４は、本実施形態では板状に形成されており、基板ＷＦを吸着するための基板吸着面３３４ａおよび減圧手段（真空源）３１と連通する減圧部３３４ｂを有する。

また、基板吸着部材３３０は、遮蔽部材３３２を含む。遮蔽部材３３２は、気体の流れを遮蔽することができる気密な部材であればよく、例えば比較的軟質なＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、またはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの樹脂板で形成することができる。遮蔽部材３３２は、本実施形態では、多孔質部材３３４の基板吸着面３３４ａとは反対側の面３３４ｃおよび側面３３４ｄを遮蔽するように形成される。遮蔽部材３３２は、多孔質部材３３４と連通するように形成された吸引孔３３６を含む。減圧部３３４ｂは、吸引孔３３６が形成された位置に設けられる。本実施形態では、吸引孔３３６は、多孔質部材３３４の側面３３４ｄに連通するように遮蔽部材３３２に形成されており、減圧部３３４ｂは側面３３４ｄに設けられている。吸引孔３３６の一方の端部は多孔質部材３３４の側面３３４ｄに接続され、他方の端部は吸引路３１２を介して減圧手段３１に接続される。

遮蔽部材３３２を設けることによって、減圧手段（真空源）３１によって多孔質部材３３４を真空引きした場合に、負圧を基板吸着面３３４ａに効率よく形成することができる。これにより、基板ＷＦを基板吸着部材３３０に確実に吸着することができるので、基板ＷＦの周囲にリテーナ部材を設けることなく、研磨中に基板ＷＦが外側に飛び出す（スリップアウトする）のを防止することができる。特に、近年の基板ＷＦの薄型化に伴い、リテーナ部材を設けた場合であっても、基板ＷＦが研磨中にスリップアウトするおそれがある。また、基板ＷＦの形状が角型である場合には、研磨中に基板ＷＦの角部がリテーナ部材と接触して、基板ＷＦまたはトップリングに破損が生じるおそれもある。これに対して、本実施形態によれば、基板吸着部材３３０によって基板ＷＦを真空吸着しながら研磨パッド３５２に押圧することができるので、研磨中の基板ＷＦのスリップアウトを防止するとともに、研磨中に基板ＷＦまたはトップリングが破損するのを防止することができる。

さらに、本実施形態では、多孔質部材３３４の側面３３４ｄに減圧部３３４ｂが設けられているので、基板ＷＦの研磨プロファイルを均一にすることができる。すなわち、減圧部３３４ｂが設けられている場所は、減圧手段３１によって真空引きされるので局所的に負圧となる。ここで、減圧部３３４ｂが、多孔質部材３３４の基板吸着面３３４ａとは反対側の面３３４ｃに設けられている場合には、その場所が局所的に負圧となるので他の場所と比べて基板ＷＦへの押圧力が作用し難くなり、その結果、研磨プロファイルが不均一になるおそれがある。これに対して、本実施形態では、多孔質部材３３４の側面３３４ｄに減圧部３３４ｂが設けられているので、多孔質部材３３４の基板吸着面３３４ａとは反対側の面３３４ｃには局所的な負圧が生じ難いので、基板ＷＦの研磨プロファイルを均一にすることができる。

図３に示すように、基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１の少なくとも一部（具体的には、上部ガイド部材３０５および下部ガイド部材３０６）の周囲を囲むように遮蔽部材３３２に設けられた枠部材３４４を含む。枠部材３４４は、遮蔽部材３３２の上面の周縁部に枠状に設けられた下部枠部材３４３と、下部枠部材３４３の上に設けられた枠状の上部枠部材３４２と、を含む。下部枠部材３４３と遮蔽部材３３２は、シール材３４１を
介して連結されている。なお、本実施形態では、シール材３４１は、基板吸着部材３３０の上面を覆う膜状に形成されるが、これに限らず、下部枠部材３４３と遮蔽部材３３２とをシールするための周縁部のみを有する枠形状であってもよい。

上部枠部材３４２は、ベース部材３０１（具体的には上部ガイド部材３０５）の方向に突出する枠部材突起３４２ａを含む。また、上部ガイド部材３０５は、枠部材突起３４２ａとは異なる高さ位置において上部枠部材３４２の方向に突出するガイド部材突起３０５ａを含む。枠部材突起３４２ａとガイド部材突起３０５ａは、トップリング３０２を平面視したときに所定の領域において相互にオーバーラップしている。したがって、枠部材突起３４２ａとガイド部材突起３０５ａとの接触によって基板吸着部材３３０の高さ方向の動きを規制することができる。

基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１の枠部材３４４に囲まれた少なくとも一部と枠部材３４４とを接続する弾性部材３４０を含む。具体的には、弾性部材３４０は、上部ガイド部材３０５と下部ガイド部材３０６との間に挟持される内側端部３４０ａと、下部枠部材３４３と上部枠部材３４２との間に挟持される外側端部３４０ｂと、を有する枠状の板部材である。弾性部材３４０は、シリコンゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）などのゴム材料で形成することができるが、これに限られない。

図３に示すように、トップリング３０２は、ベース部材３０１と基板吸着部材３３０との間に基板ＷＦを加圧するための複数の加圧室を形成するように構成された弾性膜３２０を含む。具体的には、弾性膜３２０は、面積が異なり積層する複数枚の弾性膜３２０－１、３２０－２、３２０－３を含んでいる。弾性膜３２０－１、３２０－２、３２０－３はそれぞれ、遮蔽部材３３２の上面に接触する中央部と、中央部から延びて上部ガイド部材３０５の下面の異なる位置に固定される端部と、を含む。複数の弾性膜３２０－１、３２０－２、３２０－３によって、ベース部材３０１と複数枚の弾性膜３２０－１、３２０－２、３２０－３との間に、基板ＷＦを加圧するための同心状の複数の加圧室が形成される。複数の加圧室はそれぞれ、加圧路３１３を介して圧力調整部３０と連通している。圧力調整部３０は、各加圧室に供給する圧力流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。複数の加圧室を形成することによって、基板吸着部材３３０を介して研磨パッド３５２に対する基板ＷＦの押圧力をエリアごとにコントロールすることができる。本実施形態によれば、減圧手段３１を用いて多孔質部材３３４を負圧にすることによって基板吸着面３３４ａに基板ＷＦを吸着するとともに、圧力調整部３０によって加圧室を加圧することによって基板吸着部材３３０を介して基板ＷＦを研磨パッド３５２に押圧することができる。

また、図３に示すように、トップリング３０２は、ベース部材３０１の枠部材３４４に囲まれていない部分（具体的にはフランジ３０３）の外側側面と枠部材３４４の外側側面とを接続するバンド３４５をさらに含む。バンド３４５は、フランジ３０３の外側側面から上部枠部材３４２の外側側面に渡って取り付けられている。バンド３４５は、基板吸着部材３３０のベース部材３０１に対する変位を許容するとともに、基板吸着部材３３０とベース部材３０１との間の空間に研磨液などが浸入するのを防止する。

本実施形態によれば、基板処理装置１０００を構成する各部品の製造公差などに起因して、トップリング３０２または研磨パッド３５２が貼り付けられる研磨テーブル３５０などに傾きが生じる場合であっても、基板ＷＦを均一に研磨パッド３５２に押圧することができる。すなわち、本実施形態によれば、基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１に固定されるのではなく、弾性部材３４０によって保持されている。このため、仮にトップリング３０２または研磨テーブル３５０に傾きが生じて基板ＷＦが研磨パッド３５２に片当たりしたとしても、弾性部材３４０の弾性によって基板吸着部材３３０を研磨パッド３５
２の研磨面にならわせ、その結果、基板ＷＦを研磨パッド３５２に平行に接触させることができる。したがって、本実施形態によれば、基板ＷＦを均一に研磨パッド３５２に押圧することができる。

これに加えて、本実施形態によれば、コンパクトなトップリングを実現することができる。すなわち、弾性部材を介して基板吸着部材をベース部材に支持する場合には、例えばベース部材の下面の中央に開口を設け、開口に基板吸着部材を設置し、開口を形成する周縁部の枠状部材と基板吸着部材とを弾性部材で接続することが考えられる。しかしながら、このような構成では、多孔質部材から真空吸引するための吸引路をトップリングの枠状部材を通して引き回そうとすると、枠状部材のスペースの制約に起因してトップリングの平面サイズが大きくなり、トップリングのコンパクト化を妨げるおそれがある。

これに対して本実施形態のトップリング３０２では、基板吸着部材３３０が、ベース部材３０１の少なくとも一部を囲む枠部材３４４を含み、枠部材３４４とベース部材３０１とを弾性部材３４０で接続している。したがって、本実施形態のように減圧部３３４ｂが多孔質部材３３４の側面３３４ｄに設けられており、吸引路３１２をトップリング３０２の外周部を通して引き回す場合であっても、枠部材３４４の平面サイズを大きくする必要はなく、その結果、トップリング３０２をコンパクトに製造することができる。なお、トップリング３０２または枠部材３４４の平面サイズとは、トップリング３０２または枠部材３４４を平面視した（トップリングシャフト１８に沿った方向から見た）ときのトップリング３０２または枠部材３４４の大きさのことである。

次に、本実施形態のトップリング３０２の別の態様を説明する。図４は、一実施形態のトップリングを概略的に示す断面斜視図である。図５は、一実施形態のトップリングを概略的に示す断面図である。図６は、一実施形態のトップリングの一部を拡大して概略的に示す断面図である。図４から図６に示す実施形態においては、図３の実施形態と重複する構成について説明を省略する。

図４および図５に示すように、ベース部材３０１は、トップリングシャフト１８に連結されたフランジ３０３と、フランジ３０３の下面に取り付けられたスペーサ３０４と、スペーサ３０４の下面に取り付けられた上部ガイド部材３０５と、上部ガイド部材３０５の下面に取り付けられた枠状の下部ガイド部材３０６と、を含んで構成される。フランジ３０３と、スペーサ３０４と、上部ガイド部材３０５は、ボルト３０７によって固定される。上部ガイド部材３０５と下部ガイド部材３０６は、弾性部材３４０を挟んでボルト３２６によって固定される（図では固定形態を模式的に簡略化している）。遮蔽部材３３２、上部枠部材３４２、および下部枠部材３４３は、ボルト３０８によって固定される。弾性膜３２０－１、３２０－２、３２０－３の端部はそれぞれ、上部ガイド部材３０５の下面の異なる位置に各々のホルダーを介してボルト３２５によって固定される（図では固定形態を模式的に簡略化している）。

図６に示すように、遮蔽部材３３２は、多孔質部材３３４の側面３３４ｄの周囲を囲む枠状の下部遮蔽部材３３２－１と、下部遮蔽部材３３２－１および多孔質部材３３４の上面（基板吸着面３３４ａとは反対側の面３３４ｃ）を覆う上部遮蔽部材３３２－２と、を含む。また、本実施形態においては、多孔質部材３３４の減圧部３３４ｂは、多孔質部材３３４の上面の周縁部に設けられる。吸引孔３３６は、一方の端部が減圧部３３４ｂに接続され、下部遮蔽部材３３２－１と上部遮蔽部材３３２－２との間を外周方向に延び、下部枠部材３４３および上部枠部材３４２を貫通して上方向に延び、他方の端部が上部枠部材３４２上に設けられた吸引ポート３１４に接続される。

図７は、一実施形態の基板のパターン領域および非パターン領域を概略的に示す平面図
、および、一実施形態の基板吸着部材を概略的に示す平面図である。図７（Ａ）は、一実施形態の基板のパターン領域および非パターン領域を概略的に示している。図７（Ａ）に示すように、本実施形態の基板ＷＦは、配線または機能性チップなどが設けられるパターン領域１０と、配線または機能性チップなどが設けられない非パターン領域２０と、を有する。図７（Ａ）に示すように、非パターン領域２０は、基板ＷＦの周縁部に設けられるとともに、周縁部を除く領域を上下に２分割するように直線状に設けられる。パターン領域１０は非パターン領域２０に囲まれた領域に設けられる。図７（Ｂ）に示すように、多孔質部材３３４の減圧部３３４ｂは、基板ＷＦの非パターン領域２０に対応して設けられる。減圧部３３４ｂは、本実施形態においては、４箇所設けられた吸引孔３３６に接続される。本実施形態では、減圧部３３４ｂが基板ＷＦの非パターン領域２０に対応して設けられるので、減圧部３３４ｂが設けられている場所が局所的に負圧となり基板ＷＦへの押圧力が作用し難くなったとしても、基板ＷＦのパターン領域１０における研磨プロファイルには影響を及ぼさない。

図８は、一実施形態の基板吸着部材を概略的に示す斜視図である。図９は、図８におけるＡＡ領域を拡大した図である。図８に示すように、本実施形態においては、吸引孔３３６に対応する４箇所に吸引ポート３１４が設けられている。各吸引ポート３１４は吸引路３１２および吸引コネクタ３１１を介して図示していない減圧手段３１に接続される。

図８および図９に示すように、上部枠部材３４２は、上部枠部材３４２の四隅にそれぞれ設けられたストッパ３４６を含む。ストッパ３４６は、上部枠部材３４２の異なる箇所を、枠内部を跨いでアーチ状に結ぶように構成され、本実施形態では、上部枠部材３４２の隅を形成する２辺をアーチ状に接続するように構成される。一方、上部ガイド部材３０５は、上部ガイド部材３０５の四隅のそれぞれに設けられたパッド３０９を含む。パッド３０９は、ストッパ３４６に対応する位置に設けられる。パッド３０９は、ストッパ３４６とは異なる高さ位置において上部枠部材３４２の隅に円板状に形成される。ストッパ３４６とパッド３０９は、トップリング３０２を平面視したときに所定の領域において相互にオーバーラップしている。したがって、ストッパ３４６とパッド３０９との接触によって基板吸着部材３３０の高さ方向の動きを規制することができる。

図４から図９に示した実施形態によれば、図３に示した実施形態と同様に、基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１に固定されるのではなく、弾性部材３４０によって保持されている。このため、仮にトップリング３０２または研磨テーブル３５０に傾きが生じて基板ＷＦが研磨パッド３５２に片当たりしたとしても、弾性部材３４０の弾性によって基板吸着部材３３０を研磨パッド３５２の研磨面にならわせ、その結果、基板ＷＦを均一に研磨パッド３５２に押圧することができる。これに加えて、図４から図９に示した実施形態によれば、図３に示した実施形態と同様に、基板吸着部材３３０は、ベース部材３０１の少なくとも一部を囲む枠部材３４４を含み、枠部材３４４とベース部材３０１とを弾性部材３４０で接続している。したがって、吸引路３１２をトップリング３０２の外周部を通して引き回す場合であっても、枠部材３４４の平面サイズを大きくする必要はなく、その結果、トップリング３０２をコンパクトに製造することができる。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、一実施形態として、基板を保持するためのトップリングであって、回転シャフトに連結されたベース部材と、基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材、前記多孔質部材の前記基板吸着面とは反対側の面および側
面を遮蔽するように構成された遮蔽部材、および前記ベース部材の少なくとも一部の周囲を囲むように前記遮蔽部材に設けられた枠部材、を含む基板吸着部材と、前記ベース部材の前記枠部材に囲まれた少なくとも一部と前記枠部材とを接続する弾性部材と、を含む、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記遮蔽部材は、前記多孔質部材と連通するように形成された吸引孔を含み、前記減圧部は、前記吸引孔が形成された位置に設けられる、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記吸引孔は、前記多孔質部材の上面の周縁部または前記多孔質部材の側面に連通するように前記遮蔽部材に形成される、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記枠部材は、前記遮蔽部材の上面の周縁部に設けられた下部枠部材と、前記下部枠部材の上に設けられた上部枠部材と、を含み、前記ベース部材は、前記回転シャフトに連結されたフランジと、前記フランジの下部に設けられ前記フランジよりも小さな平面サイズを有する上部ガイド部材と、前記上部ガイド部材の下部に設けられた枠状の下部ガイド部材と、を含み、前記弾性部材は、前記上部ガイド部材と前記下部ガイド部材との間に挟持される内側端部と、前記下部枠部材と前記上部枠部材との間に挟持される外側端部と、を有する板状部材である、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記上部枠部材または前記下部枠部材は、前記ベース部材の方向に突出する枠部材突起を含み、前記上部ガイド部材または前記下部ガイド部材は、前記枠部材突起とは異なる高さ位置において前記上部枠部材または前記下部枠部材の方向に突出し、前記枠部材突起とオーバーラップするガイド部材突起を含む、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記上部枠部材または前記下部枠部材は、前記上部枠部材または前記下部枠部材の異なる箇所を、枠内部を跨いでアーチ状に結ぶストッパを含み、前記上部ガイド部材または前記下部ガイド部材は、前記ストッパとは異なる高さ位置において前記ストッパとオーバーラップするパッドを含む、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に基板を加圧するための複数の加圧室を形成するように構成された複数枚の弾性膜をさらに含む、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記ベース部材の前記枠部材に囲まれていない部分の外側側面と前記枠部材の外側側面とを接続するバンドをさらに含む、トップリングを開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、上記のいずれかに記載のトップリングと、研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、基板処理装置を開示する。

１８ トップリングシャフト（回転シャフト）
３１ 減圧手段（真空源）
３０１ ベース部材
３０２ トップリング
３０３ フランジ
３０５ 上部ガイド部材
３０５ａ ガイド部材突起
３０６ 下部ガイド部材
３０９ パッド
３１２ 吸引路
３１４ 吸引ポート
３２０ 弾性膜
３３０ 基板吸着部材
３３２ 遮蔽部材
３３２－１ 下部遮蔽部材
３３２－２ 上部遮蔽部材
３３４ 多孔質部材
３３４ａ 基板吸着面
３３４ｂ 減圧部
３３４ｃ 基板吸着面３３４ａとは反対側の面
３３４ｄ 側面
３３６ 吸引孔
３４０ 弾性部材
３４０ａ 内側端部
３４０ｂ 外側端部
３４２ 上部枠部材
３４２ａ 枠部材突起
３４３ 下部枠部材
３４４ 枠部材
３４５ バンド
３４６ ストッパ
１０００ 基板処理装置
ＷＦ 基板

Claims (9)

1. 基板を保持するためのトップリングであって、
   回転シャフトに連結されたベース部材と、
   基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材、前記多孔質部材の前記基板吸着面とは反対側の面および側面を遮蔽するように構成された遮蔽部材、および前記ベース部材の少なくとも一部の周囲を囲むように前記遮蔽部材に設けられた枠部材、を含む基板吸着部材と、
   前記ベース部材の前記枠部材に囲まれた少なくとも一部と前記枠部材とを接続する弾性部材と、
   を含む、トップリング。
2. 請求項１に記載にトップリングであって、
   前記遮蔽部材は、前記多孔質部材と連通するように形成された吸引孔を含み、
   前記減圧部は、前記吸引孔が形成された位置に設けられる、
   トップリング。
3. 請求項２に記載にトップリングであって、
   前記吸引孔は、前記多孔質部材の上面の周縁部または前記多孔質部材の側面に連通するように前記遮蔽部材に形成される、
   トップリング。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のトップリングであって、
   前記枠部材は、前記遮蔽部材の上面の周縁部に設けられた下部枠部材と、前記下部枠部材の上に設けられた上部枠部材と、を含み、
   前記ベース部材は、前記回転シャフトに連結されたフランジと、前記フランジの下部に設けられ前記フランジよりも小さな平面サイズを有する上部ガイド部材と、前記上部ガイド部材の下部に設けられた枠状の下部ガイド部材と、を含み、
   前記弾性部材は、前記上部ガイド部材と前記下部ガイド部材との間に挟持される内側端部と、前記下部枠部材と前記上部枠部材との間に挟持される外側端部と、を有する板状部材である、
   トップリング。
5. 請求項４に記載のトップリングであって、
   前記上部枠部材または前記下部枠部材は、前記ベース部材の方向に突出する枠部材突起を含み、
   前記上部ガイド部材または前記下部ガイド部材は、前記枠部材突起とは異なる高さ位置において前記上部枠部材または前記下部枠部材の方向に突出し、前記枠部材突起とオーバーラップするガイド部材突起を含む、
   トップリング。
6. 請求項４に記載のトップリングであって、
   前記上部枠部材または前記下部枠部材は、前記上部枠部材または前記下部枠部材の異なる箇所を、枠内部を跨いでアーチ状に結ぶストッパを含み、
   前記上部ガイド部材または前記下部ガイド部材は、前記ストッパとは異なる高さ位置において前記ストッパとオーバーラップするパッドを含む、
   トップリング。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のトップリングであって、
   前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に基板を加圧するための複数の加圧室を形成
   するように構成された複数枚の弾性膜をさらに含む、
   トップリング。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のトップリングであって、
   前記ベース部材の前記枠部材に囲まれていない部分の外側側面と前記枠部材の外側側面とを接続するバンドをさらに含む、
   トップリング。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のトップリングと、
   研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、
   基板処理装置。

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