JP2023162749A - 弾性膜の初期化装置、研磨装置、弾性膜の初期化方法、および弾性膜の寿命判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性膜の伸縮性を精度よく向上させることができる弾性膜の初期化装置が提供される。【解決手段】弾性膜１０の初期化装置５０は、加圧装置５５と、膨張量検出装置５８と、膨張量検出装置５８によって検出された膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、膨張量が目標膨張量に到達したときに、弾性膜１０の初期化の完了を決定する、制御装置４０と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、弾性膜の初期化装置、研磨装置、弾性膜の初期化方法、および弾性膜の寿命判定方法に関する。

ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行うための研磨装置では、トップリングまたは研磨ヘッド等と称される基板保持機構（または基板保持装置）にウェハなどの基板を保持させ、この基板を研磨テーブルに保持された研磨パッドの研磨面に所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルと基板保持機構とを相対運動させることにより基板を研磨パッドの研磨面に摺接させて、基板の表面を研磨する。

研磨中の基板と研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力が基板の全面に亘って均一でない場合には、基板の各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。そこで、基板に対する押圧力を均一化するために、基板保持機構の下部に柔軟な弾性膜（メンブレン）から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することで弾性膜を介して流体圧により基板を押圧することが行われている。

特開２０１９－０７７０２８号公報

研磨装置で基板の研磨処理を繰り返すと、弾性膜の状態が変化する。状態が変化した弾性膜は新たな弾性膜に交換する必要がある。従来では、弾性膜の交換時期（すなわち、弾性膜の寿命）は、過去のプロセス実績（例えば、基板処理枚数）などの経験に基づいて、一律に決められている。しかしながら、弾性膜の状態（より具体的には、交換時期）は、基板の製造における消耗品のコスト削減や基板の品質の観点から、個体差に応じて、適切に判定されることが望ましい。

交換された新たな弾性膜は、十分な伸縮性（柔軟性）を有していないため、交換された新たな弾性膜を、基板を製造することができる状態にする処理（すなわち、ブレークイン処理）が行われている。従来では、ブレークイン処理は、新たに交換された弾性膜を用いて、ダミーウェハ（Ｎｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｗａｆｅｒ）を研磨することにより、弾性膜を、基板を製造することができる状態にしている。弾性膜のブレークイン処理により、基板製造の処理は中断される（ダウンタイム）。

さらに、ブレークイン処理に必要と思われる枚数のダミーウェハを研磨した場合であっても、ブレークイン処理が不十分である場合には、再び、ダミーウェハを研磨して、弾性膜が基板を処理することができる状態になるまでブレークイン処理しなければならず、ダウンタイムが増加してしまう。結果として、研磨装置の稼働率が低下してしまう。その一方で、過剰なブレークイン処理は、装置のダウンタイムの長期化やスラリー等の消耗品の無駄な消費となってしまう。このような観点から、弾性膜の状態（より具体的には、ブレークイン処理の完了時期）は、適切に判定されることが望ましい。

そこで、本発明は、弾性膜の伸縮性を精度よく向上させることができる弾性膜の初期化装置および弾性膜の初期化方法を提供することを目的とする。
本発明は、弾性膜の交換時期を精度よく決定することができる研磨装置および弾性膜の寿命判定方法を提供することを目的とする。

一態様では、研磨装置の基板保持機構に装着可能な弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させる加圧装置と、前記弾性膜の膨張量を検出する膨張量検出装置と、前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化の完了を決定する、制御装置と、を備える、弾性膜の初期化装置が提供される。

一態様では、前記弾性膜の初期化装置は、前記弾性膜を保持した弾性膜アッセンブリを取り付ける取り付け部を備えている。
一態様では、前記制御装置は、前記弾性膜の膨張量が前記目標膨張量に到達するまで、前記加圧装置による加圧動作を繰り返す。
一態様では、前記加圧装置は、前記弾性膜の圧力室に配置されたリング状の押圧治具と、前記押圧治具を前記弾性膜に押し付ける付勢装置と、を備えている。

一態様では、前記加圧装置は、加圧流体を前記弾性膜の圧力室に供給し、かつ前記弾性膜の圧力室を大気開放する圧力調整装置を備えている。
一態様では、前記弾性膜の初期化装置は、前記弾性膜を加熱する加熱構造を備えている。
一態様では、前記弾性膜の初期化装置は、前記弾性膜を回転させる回転機構と、前記弾性膜が押し付けられるパッド部材と、を備えており、前記制御装置は、前記加圧装置を操作して、前記弾性膜を前記パッド部材に押し付け、前記弾性膜を前記パッド部材に押し付けた状態で、前記回転機構を操作して、前記弾性膜を回転させる。

一態様では、弾性膜が装着された基板保持機構と、前記弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させる加圧装置と、前記弾性膜の膨張量を検出する膨張量検出装置と、前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の設定膨張量と、を比較する制御装置と、を備える、研磨装置が提供される。

一態様では、前記設定膨張量は、目標とする前記弾性膜の伸縮性を示す目標膨張量に相当し、前記制御装置は、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化を完了する。
一態様では、前記設定膨張量は、前記弾性膜の交換時期を示す交換膨張量に相当し、前記制御装置は、前記膨張量が前記交換膨張量に到達したときに、前記弾性膜の交換時期に関する信号を発出する。
一態様では、前記制御装置は、前記基板保持機構によって保持された基板を前記弾性膜から離脱させるまでの離脱時間を計測し、前記計測された離脱時間と、前記算出された膨張量と、に基づいて、前記弾性膜の交換時期を決定する。

一態様では、研磨装置の基板保持機構に装着可能な弾性膜の初期化方法が提供される。弾性膜の初期化方法は、加圧装置によって、前記弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させ、膨張量検出装置によって、前記弾性膜の膨張量を検出し、前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化の完了を決定する。

一態様では、前記弾性膜を保持した弾性膜アッセンブリを前記研磨装置とは別に設けられる初期化装置に取り付け、基板を保持することなく、前記加圧装置によって前記弾性膜を膨張させて、前記弾性膜の初期化を行う。
一態様では、前記弾性膜の膨張量が前記目標膨張量に到達するまで、前記加圧装置による加圧動作を繰り返す。
一態様では、前記弾性膜を加熱する。

一態様では、前記弾性膜をパッド部材に押し付け、前記弾性膜を前記パッド部材に押し付けた状態で、前記弾性膜を回転させる。
一態様では、前記弾性膜が装着された前記基板保持機構でダミーウェハを研磨して、前記弾性膜の初期化を行う。

一態様では、加圧装置によって、弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させ、膨張量検出装置によって、前記弾性膜の膨張量を検出し、前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の交換膨張量と、を比較して、前記膨張量が前記交換膨張量に到達したときに、前記弾性膜の交換時期を決定する、弾性膜の寿命判定方法が提供される。

一態様では、前記弾性膜が装着された基板保持機構によって保持された基板を前記弾性膜から離脱させるまでの離脱時間を計測し、前記計測された離脱時間と、前記算出された膨張量と、に基づいて、前記弾性膜の交換時期を決定する。

制御装置は、弾性膜の膨張量と目標膨張量とを比較することにより、弾性膜の伸縮性を、過不足なく、精度よく、向上させることができる。

研磨装置の一実施形態を示す図である。 研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。 圧力調整装置を示す模式図である。 図２に示す研磨ヘッドから弾性膜アッセンブリを取り外した状態を示す模式図である。 初期化装置の一実施形態を示す図である。 加圧装置および膨張量検出装置を示す図である。 加圧装置を示す図である。 図８（ａ）は、透過型の光センサとしての膨張量検出装置を示す図である。図８（ｂ）は、反射型の光センサとしての膨張量検出装置を示す図である。 膨張量検出装置の他の実施形態を示す図である。 膨張量検出装置の他の実施形態を示す図である。 変化するモアレ縞画像を示す図である。 制御装置による、弾性膜の初期化処理の制御フローを示す図である。 図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）は、弾性膜を加熱する加熱構造の複数の実施形態を示す図である。 弾性膜を回転させる回転機構を示す図である。 加圧装置の他の実施形態を示す図である。 研磨ユニットおよび受け渡しステーションを備える研磨装置を示す図である。 受け渡しステーションを示す斜視図である。 受け渡しステーションに配置された膨張量検出装置を示す図である。 制御装置による、弾性膜の交換時期決定処理の制御フローを示す図である。 制御装置による、弾性膜の交換時期決定処理の制御フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨ユニットの一実施形態を示す図である。研磨ユニットＰＡは、研磨装置の構成要素の一部である。図１に示すように、研磨ユニットＰＡは、研磨パッド１９を支持する研磨テーブル１８と、基板の一例としてのウェハＷを保持して研磨テーブル１８上の研磨パッド１９に押圧する研磨ヘッド（基板保持機構または基板保持装置）１と、を備えている。

研磨テーブル１８は、テーブル軸１８ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ２９に連結されており、そのテーブル軸１８ａ周りに回転可能になっている。研磨パッド１９は研磨テーブル１８の上面に貼付されており、研磨パッド１９の表面１９ａがウェハＷを研磨する研磨面を構成している。研磨パッド１９は研磨テーブル１８に支持されている。

研磨テーブル１８の上方には処理液供給ノズル２５が設置されており、この処理液供給ノズル２５によって研磨テーブル１８上の研磨パッド１９上に研磨液または洗浄液（例えば、純水）または他の液体からなる処理液が供給されるようになっている。

研磨ヘッド１は、ウェハＷを研磨面１９ａに対して押圧するヘッド本体２と、ウェハＷを保持してウェハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにするリテーナリング３と、を備えている。研磨ヘッド１は、ヘッドシャフト２７に接続されており、このヘッドシャフト２７は、上下動装置８１によりヘッドアーム６４に対して上下動するようになっている。このヘッドシャフト２７の上下動により、ヘッドアーム６４に対して研磨ヘッド１の全体を昇降させ位置決めするようになっている。ヘッドシャフト２７の上端にはロータリージョイント８２が取り付けられている。

ヘッドシャフト２７および研磨ヘッド１を上下動させる上下動装置８１は、軸受８３を介してヘッドシャフト２７を回転可能に支持するブリッジ８４と、ブリッジ８４に取り付けられたボールねじ８８と、サーボモータ９０と、を備えている。

ボールねじ８８は、サーボモータ９０に連結されたねじ軸８８ａと、このねじ軸８８ａが螺合するナット８８ｂと、を備えている。ヘッドシャフト２７は、ブリッジ８４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９０を駆動すると、ボールねじ８８を介してブリッジ８４が上下動し、これによりヘッドシャフト２７および研磨ヘッド１が上下動する。

ヘッドシャフト２７は、キー（図示せず）を介して回転筒６６に連結されている。この回転筒６６は、その外周部にタイミングプーリ６７を備えている。ヘッドアーム６４にはヘッドモータ６８が固定されており、上記タイミングプーリ６７は、タイミングベルト６９を介してヘッドモータ６８に設けられたタイミングプーリ７０に接続されている。

したがって、ヘッドモータ６８を回転駆動することによってタイミングプーリ７０、タイミングベルト６９、およびタイミングプーリ６７を介して回転筒６６およびヘッドシャフト２７が一体に回転し、研磨ヘッド１が回転する。ヘッドアーム６４は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたアームシャフト８０によって支持されている。研磨ユニットＰＡは、ヘッドモータ６８、サーボモータ９０、および上下動装置８１を含む装置内の各機器を制御する制御装置４０を備えている。

制御装置４０は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置４０ａと、記憶装置４０ａに格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置４０ｂと、を備えている。プログラムは、弾性膜１０の初期化動作（後述する）および／または弾性膜１０の寿命判定動作（後述する）を処理装置４０ｂに実行させる。

上記動作を処理装置４０ｂに実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶され、記録媒体を介して制御装置４０に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して通信装置（図示しない）から制御装置４０に入力されてもよい。

研磨ヘッド１は、その下面にウェハＷを保持できるように構成されている。ヘッドアーム６４は、アームシャフト８０を介してその下方に配置されるアームモータ８９に連結されており、アームシャフト８０周りに回転可能になっている。制御装置４０は、アームモータ８９に電気的に接続されており、研磨ヘッド１を旋回させる旋回装置としてのアームモータ８９を制御するように構成されている。

ヘッドアーム６４はアームシャフト８０を中心として旋回可能に構成されており、下面にウェハＷを保持した研磨ヘッド１は、ヘッドアーム６４の旋回によりウェハＷの受取位置（待機位置）から研磨パッド１９の上方に移動される。

ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド１および研磨テーブル１８をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１８の上方に設けられた処理液供給ノズル２５から研磨パッド１９上に研磨液を供給する。この状態で、研磨ヘッド１を所定の位置（所定の高さ）まで下降させ、この所定の位置でウェハＷを研磨パッド１９の研磨面１９ａに押圧する。ウェハＷは研磨パッド１９の研磨面１９ａに摺接され、これによりウェハＷの表面が研磨される。図１に示す研磨ユニットＰＡに備えられている研磨ヘッド（基板保持機構または基板保持装置）１について、図２を参照して詳細に説明する。

図２は、研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。図２に示すように、研磨ヘッド１は、ヘッドシャフト２７の下端に固定されたヘッドベース５と、ヘッドベース５の下端に取り付けられた弾性膜アッセンブリ７と、を備えている。弾性膜アッセンブリ７は、図示しない連結機構を介してヘッドベース５に取り付けられている。

弾性膜アッセンブリ７は、研磨面１９ａを直接押圧するリテーナリング３と、ウェハＷを研磨面１９ａに対して押圧する弾性膜（メンブレン）１０と、弾性膜１０が取り付けられるキャリア８と、を備えている。リテーナリング３は、ウェハＷおよび弾性膜１０を囲むように配置されており、キャリア８に連結されている。弾性膜１０は、キャリア８の下面を覆うようにキャリア８に取り付けられている。

弾性膜１０は、同心状に配置された複数（図示では８つ）の環状の周壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを有している。周壁１０ｈは、弾性膜１０の最外周部に位置する側壁に対応する。これら複数の周壁１０ａ～１０ｈによって、弾性膜１０の上面とキャリア８の下面との間に、中央に位置する円形状の中央圧力室１２、最外周に位置する環状のエッジ圧力室１４ａ，１４ｂ、および中央圧力室１２とエッジ圧力室１４ａ，１４ｂとの間に位置する環状の５つの中間圧力室（第１～第５中間圧力室）１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが形成されている。本実施形態では、弾性膜１０に形成される圧力室の数は８であるが、圧力室の数は本実施形態には限定されない。圧力室の数は弾性膜１０の構造に応じて増減されてもよい。

キャリア８内には、中央圧力室１２に連通する流路２０、エッジ圧力室１４ａに連通する流路２２、エッジ圧力室１４ｂに連通する流路２４ｆ、および中間圧力室１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅにそれぞれ連通する流路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅがそれぞれ形成されている。

流路２０，２２，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆは、それぞれ流体ライン２６，２８，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆに接続され、これら流体ラインはロータリージョイント８２を介して圧力調整装置６５に接続されている。圧力調整装置６５は制御装置４０に電気的に接続されており、制御装置４０は圧力調整装置６５の動作を制御することができる。圧力調整装置６５は、研磨ユニットＰＡの一部を構成している。

リテーナリング３の直上にはリテーナ室３４が形成されており、リテーナ室３４は、キャリア８内に形成された流路３６および流体ライン３８を介して圧力調整装置６５に接続されている。

制御装置４０は、ウェハＷを研磨ヘッド１で保持した状態で、各圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅに供給される圧力流体の圧力をそれぞれ制御することで、ウェハＷの半径方向に沿った弾性膜１０上の複数のエリア毎に異なった圧力でウェハＷを押圧することができる。

このように、制御装置４０は、キャリア８と弾性膜１０との間に形成される各圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅに供給する流体の圧力を調整することにより、ウェハＷに加えられる押圧力をウェハＷの領域毎に調整できる。同様に、制御装置４０は、リテーナ室３４に供給する圧力流体の圧力を制御することで、リテーナリング３が研磨パッド１９を押圧する押圧力を調整できる。

キャリア８は、例えばエンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成され、弾性膜１０は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。圧力調整装置６５の詳細について図３を参照しつつ説明する。

図３は、圧力調整装置を示す模式図である。図３に示すように、流体ライン２６，２８，３０ａ～３０ｆ，３８には、開閉バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９がそれぞれ設けられている。図３に示すように、流体ライン２６，２８，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３８は、流体供給源３２に接続されている。

流体ライン２６，３０ａ～３０ｆ，２８，３８には、大気開放ライン９１～９９が接続されている。これら大気開放ライン９１～９９には、大気開放バルブＬ１～Ｌ９がそれぞれ取り付けられている。

圧力レギュレータＲ１～Ｒ９は、それぞれ流体供給源３２から圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅおよびリテーナ室３４に供給する加圧流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータＲ１～Ｒ９、開閉バルブＶ１～Ｖ９、および大気開放バルブＬ１～Ｌ９は、制御装置４０に接続されており、制御装置４０は、それらの作動を制御するように構成されている。大気開放バルブＬ１～Ｌ９が作動されると、各室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅ，３４は、大気開放され、大気圧状態になる。

図示しないが、流体ライン２６，２８，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３８には、真空ラインがそれぞれ接続されており、これら真空ラインを通じて各室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅ，３４には負圧が形成される。このように、各室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅ，３４は、圧力調整装置６５によって加圧状態、負圧状態、大気圧状態のいずれかの圧力状態に調整される。

弾性膜１０の下面にウェハＷが接触した状態で中間圧力室１６ｃに真空が形成されると、ウェハＷが研磨ヘッド１に真空吸引により保持される。さらに、ウェハＷが研磨パッド１９から離れた状態で中間圧力室１６ｃに加圧流体を供給すると、ウェハＷが研磨ヘッド１から離脱される。

メンテナンスなどの必要に応じて弾性膜１０を交換した場合、交換された新たな弾性膜１０は十分な伸縮性（柔軟性）を有していない。したがって、所定の圧力を有する流体を各圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅに供給しても、所望の押圧力でウェハＷを研磨パッド１９の研磨面１９ａに押圧することができない。

本実施形態では、弾性膜１０の伸縮性を向上させるブレークイン処理（言い換えれば、弾性膜１０の初期化処理）を行うことにより、弾性膜１０の伸縮性（柔軟性）を向上させることができる。したがって、所望の押圧力でウェハＷを研磨パッド１９の研磨面１９ａに押し付けることができる。結果として、ウェハＷの表面を安定的に研磨することができる。

図４は、図２に示す研磨ヘッドから弾性膜アッセンブリを取り外した状態を示す模式図である。図４に示すように、研磨ヘッド１から弾性膜アッセンブリ７を取り外す。その後、取り外された弾性膜アッセンブリ７のキャリア８から弾性膜１０を取り外し、新しい弾性膜１０を弾性膜アッセンブリ７のキャリア８に取り付ける。新しい弾性膜１０が取り付けられた弾性膜アッセンブリ７を、後述する弾性膜１０の初期化装置に取り付けて、新しい弾性膜１０のブレークイン処理を実行する。以下、弾性膜１０の初期化装置（以下、単に、初期化装置と呼ぶことがある）の詳細について、図５を参照して説明する。

図５は、初期化装置の一実施形態を示す図である。図５に示す初期化装置５０は、弾性膜１０を加圧して、弾性膜１０を膨張させる加圧装置５５と、弾性膜１０の膨張量を検出する膨張量検出装置５８と、を備えている。

初期化装置５０は、加圧装置５５（および加圧装置５５に連結された弾性膜アッセンブリ７）を収容する収容ボックス５１と、収容ボックス５１が載置された本体部５３と、弾性膜アッセンブリ７を取り付ける取り付け部５４と、を備えている。取り付け部５４は、弾性膜アッセンブリ７を収容ボックス５１内の所定位置に取り付けるように構成されている。

図６は、加圧装置および膨張量検出装置を示す図である。図７は、加圧装置を示す図である。図６および図７に示すように、加圧装置５５は、弾性膜１０の圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅのそれぞれに配置されたリング状の押圧治具１００と、押圧治具１００を弾性膜１０（より具体的には、弾性膜１０の下面）に押し付ける付勢装置１０１と、を備えている。

押圧治具１００の数は、弾性膜１０の圧力室の数に対応している。本実施形態では、８つの押圧治具１００が弾性膜１０の半径方向に沿って同心状に配置されている。加圧装置５５は、各押圧治具１００に接続された複数の接続棒１０２を備えている。これら複数の接続棒１０２は、弾性膜１０の円周方向に沿って等間隔に配置されている。付勢装置１０１は、各接続棒１０２に接続されており、接続棒１０２を通じて、付勢装置１０１の付勢力を押圧治具１００に伝達する。

本実施形態では、付勢装置１０１の数は、接続棒１０２の数に対応しているが、押圧治具１００に付勢力を伝達することができれば、付勢装置１０１の数は本実施形態には限定されない。

図６および図７に示す実施形態では、付勢装置１０１は、押圧治具１００を弾性膜１０の下面に近接および離間する方向に駆動するエアシリンダである。しかしながら、付勢装置１０１は、押圧治具１００を弾性膜１０の下面に近接および離間する方向に駆動する構造を有していれば、必ずしも、エアシリンダには限定されない。例えば、付勢装置１０１は、直動式モータであってもよい。

制御装置４０は、付勢装置１０１に電気的に接続されており、付勢装置１０１の動作を制御することができる。図６では、制御装置４０は、圧力室１４ｂに配置された押圧治具１００に対応する付勢装置１０１を動作させて、押圧治具１００を弾性膜１０に押し付けている。その後、制御装置４０は、付勢装置１０１を動作させて、押圧治具１００を上昇させる。

制御装置４０は、すべての付勢装置１０１を動作させて、すべての圧力室に配置された押圧治具１００を弾性膜１０に押し付けてもよく、少なくとも１つの付勢装置１０１を動作させてもよい。このように、制御装置４０は、付勢装置１０１を動作させて、押圧治具１００の下降および上昇を行うことにより、弾性膜１０の伸縮性（柔軟性）を向上させることができる。したがって、初期化装置５０は、ウェハＷに対する押圧力を均一化することができ、結果として、研磨ユニットＰＡは、ウェハＷの表面を安定的に研磨することができる。

図６に示す実施形態では、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の下面の側方に配置されており、弾性膜１０の半径方向に光を照射する光センサである。膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の膨張量に応じて変化する光の強度に基づいて、弾性膜１０の膨張量に相当する信号を検出するように構成されている。膨張量検出装置５８は、制御装置４０に電気的に接続されており、検出信号を制御装置４０に送る。制御装置４０は、膨張量検出装置５８から送られた検出信号に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

図８（ａ）は、透過型の光センサとしての膨張量検出装置を示す図である。図８（ｂ）は、反射型の光センサとしての膨張量検出装置を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、光センサとしての膨張量検出装置５８の構造については、特に限定されない。

図８（ａ）に示すように、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の両側に配置された投光部５８ａおよび受光部５８ｂを備えてもよい。この場合、投光部５８ａから発せられた光は、受光部５８ｂに受信される。制御装置４０は、受光部５８ｂによって受信された光の光量（強度）に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

より具体的には、加圧装置５５が弾性膜１０を加圧すると、弾性膜１０は膨張する。膨張した弾性膜１０は、投光部５８ａから発せられた光の少なくとも一部を遮断する。したがって、受光部５８ｂに受信される光の光量は、弾性膜１０の膨張量に応じて、変化する。光の光量および弾性膜１０の膨張量は、互いに相関関係を有しており、制御装置４０の記憶装置４０ａは、光の光量と弾性膜１０の膨張量との間の相関関係（すなわち、相関データ）を記憶している。制御装置４０は、受光部５８ｂによって検出された信号と、上記相関関係と、に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

図８（ｂ）に示すように、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の側方に配置された反射型の光センサであってもよい。この場合、膨張量検出装置５８は、投光部５８ａおよび受光部５８ｂを内蔵する光センサである。膨張量検出装置５８から発せられた光の少なくとも一部は、膨張した弾性膜１０によって反射され、膨張量検出装置５８は、反射光を受信する。

反射光の光量は、弾性膜１０の膨張量に応じて、変化し、反射光の光量（強さ）および弾性膜１０の膨張量は、互いに相関関係を有している。記憶装置４０ａは、反射光の光量と弾性膜１０の膨張量との間の相関関係（すなわち、相関データ）を記憶している。したがって、制御装置４０は、膨張量検出装置５８によって検出された信号と、上記相関関係と、に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

膨張量検出装置５８が透過型の光センサまたは反射型の光センサである場合、初期化装置５０は、少なくとも１つの膨張量検出装置５８を備えてもよい。加圧装置５５が弾性膜１０を加圧した場合、中央圧力室１２を除くエッジ圧力室１４ａ，１４ｂおよび中間圧力室１６ａ～１６ｅは、全体として環状に膨らむ。複数の膨張量検出装置５８を設けることにより、制御装置４０は、複数の膨張量検出装置５８によって検出された信号に基づいて、弾性膜１０の膨張量を精度よく、立体的に評価することができる。

図９は、膨張量検出装置の他の実施形態を示す図である。図９に示すように、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の下方から光を照射し、かつ反射光を受ける距離センサであってもよい。図９に示す実施形態では、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の半径方向（本実施形態では、水平方向）に移動可能に構成されている。距離センサとしての膨張量検出装置５８は、その移動による、膨張量検出装置５８と弾性膜１０との間の距離の変化に基づいて、弾性膜１０の膨張量に相当する信号を検出するように構成されている。

図９に示すように、加圧装置５５が弾性膜１０を加圧すると、弾性膜１０は膨張する。弾性膜１０が膨張すると、弾性膜１０の下面と膨張量検出装置５８との間の距離は変化する。記憶装置４０ａは、この距離と弾性膜１０の膨張量との間の相関関係（すなわち、相関データ）を記憶している。したがって、制御装置４０は、膨張量検出装置５８によって検出された信号と、上記相関関係と、に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

図１０は、膨張量検出装置の他の実施形態を示す図である。図１０に示すように、膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の下方に配置された撮像装置であってもよい。この場合、撮像装置としての膨張量検出装置５８は、膨張前後の弾性膜１０を撮像し、撮像した弾性膜１０の画像（検出信号）を制御装置４０に送る。制御装置４０は、撮像された膨張前後の弾性膜１０の画像を比較し、変化する弾性膜１０の画像に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

図１０に示すように、撮像装置としての膨張量検出装置５８は、膨張量検出装置５８と弾性膜１０との間に配置された第１パターンシート６０と、弾性膜１０の表面に貼り付けられた第２パターンシート６１と、に基づいて、モアレ縞画像を生成してもよい。

図１１は、変化するモアレ縞画像を示す図である。加圧装置５５が弾性膜１０を加圧すると、弾性膜１０が膨張し、弾性膜１０に貼り付けられた第２パターンシート６１の縞模様が変化する。モアレ縞画像は、第２パターンシート６１の変化とともに変化し、変化したモアレ縞画像は、膨張量検出装置５８によって撮像される。

モアレ縞画像の変化のパターンは、弾性膜１０の膨張量に応じて決定されており、モアレ縞画像の変化のパターンと弾性膜１０の膨張量との間には、相関関係が存在する。記憶装置４０ａは、上記相関関係（すなわち、相関データ）を記憶している。したがって、制御装置４０は、膨張量検出装置５８によって検出された信号（より具体的には、画像）と、上記相関関係と、に基づいて、弾性膜１０の膨張量を決定する。

図１２は、制御装置による、弾性膜の初期化処理の制御フローを示す図である。図１２のステップＳ１０１に示すように、制御装置４０は、加圧装置５５を動作させて、弾性膜１０を膨張させる。膨張量検出装置５８は、弾性膜１０の膨張により、弾性膜１０の膨張量を検出し（ステップＳ１０２参照）、検出信号を制御装置４０に送る。

制御装置４０は、膨張量検出装置５８によって検出された弾性膜１０の膨張量と、所定の設定膨張量（より具体的には、目標膨張量）と、を比較する（ステップＳ１０３参照）。目標膨張量は、目標とする弾性膜１０の伸縮性を示す指標となる数値（弾性膜１０の伸び量）である。例えば、目標膨張量は、過去に使用され、所望の研磨性能を発揮することができる程度に十分に初期化されていると判断できる弾性膜１０の膨張量に基づいて決定されてもよい。目標膨張量は、記憶装置４０ａに予め記憶されている。

ステップＳ１０３の後、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量が目標膨張量に到達したか否かを判断し（ステップＳ１０４参照）、膨張量が目標膨張量に到達していない場合には（ステップＳ１０４の「ＮＯ」参照）、制御装置４０は、再び、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３を実行する。このように、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量が目標膨張量に到達するまで、加圧装置５５による弾性膜１０の加圧動作を繰り返す。

膨張量が目標膨張量に到達した場合には（ステップＳ１０４の「ＹＥＳ」参照）、制御装置４０は、弾性膜１０の初期化の完了を決定する（ステップＳ１０５参照）。言い換えれば、制御装置４０は、ブレークイン処理を完了する。制御装置４０は、弾性膜１０の初期化の完了に関する信号を発出するようにしてもよい。

本実施形態によれば、制御装置４０は、膨張量検出装置５８によって検出された弾性膜１０の膨張量と目標膨張量とを比較することにより、弾性膜１０の伸縮性を、過不足なく、精度よく、向上させることができる。本実施形態では、弾性膜１０のブレークイン処理は、研磨ユニットＰＡとは異なる初期化装置５０で行われる。したがって、初期化装置５０は、ダウンタイムの増加に起因する研磨装置の稼働率の低下を防止することができる。

弾性膜１０のブレークイン処理が完了した後、弾性膜アッセンブリ７は、初期化装置５０から取り出され、研磨ヘッド１のヘッドベース５に取り付けられる。その後、研磨ユニットＰＡは、新たな弾性膜１０による試研磨を１度だけ行い、問題がなければ、通常通り、ウェハＷを研磨する。

上述したように、従来では、新たな弾性膜１０を用いてダミーウェハを研磨することにより、弾性膜１０の伸縮性を向上させている。したがって、初期化装置５０は、可能な限り、新たな弾性膜１０を用いてダミーウェハを研磨した場合と同様の環境下で、ブレークイン処理を行うことが好ましい。

新たな弾性膜１０を用いてダミーウェハを研磨する場合、ダミーウェハの研磨により生じる摩擦熱が弾性膜１０に伝達され、弾性膜１０は加熱される。さらに、研磨ヘッド１は、ダミーウェハを保持した状態で、回転して、ダミーウェハを研磨するため、弾性膜１０には、研磨ヘッド１の回転力が伝達される。そこで、初期化装置５０は、弾性膜１０を加熱する加熱構造および／または弾性膜１０を回転させる回転機構を備えてもよい。

図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）は、弾性膜を加熱する加熱構造の複数の実施形態を示す図である。図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）では、図面を見やすくするため、付勢装置１０１の図示を省略している。初期化装置５０は、弾性膜１０を加熱する加熱構造１１０を備えている。

図１３（ａ）に示す実施形態では、加熱構造１１０は、ヒーター１１１と、ヒーター１１１に連結された加圧装置５５（より具体的には、押圧治具１００および接続棒１０２）と、の組み合わせを備えている。ヒーター１１１は、その加熱によって発せられた熱を、接続棒１０２を通じて押圧治具１００に伝達し、結果として、押圧治具１００を加熱する。付勢装置１０１が加熱された押圧治具１００を弾性膜１０に押し付けると、弾性膜１０は加熱される。この場合、押圧治具１００および接続棒１０２は、伝熱部材から構成されてもよい。

例えば、押圧治具１００および接続棒１０２が、その内部に流体が流れる構造を有している場合、ヒーター１１１は、加熱流体を押圧治具１００および接続棒１０２に供給する構造を有してもよい。例えば、ヒーター１１１は、押圧治具１００および接続棒１０２を加熱するニクロム線ヒーターであってもよい。

図１３（ｂ）に示す実施形態では、加熱構造１１０は、弾性膜１０の下方に配置された面状発熱体を備えている。面状発熱体は、シート形状（またはプレート形状）を有しており、弾性膜１０のサイズよりも大きなサイズを有している。付勢装置１０１が押圧治具１００を弾性膜１０に押し付けると、弾性膜１０は膨張し、面状発熱体としての加熱構造１１０に接触する。弾性膜１０は、この接触により、加熱される。

図１３（ｃ）に示す実施形態では、加熱構造１１０は、弾性膜１０の下方に配置された発熱ランプ（例えば、ハロゲンランプ）を備えている。本実施形態では、弾性膜１０は、発熱ランプとしての加熱構造１１０から発せられる熱によって、加熱される。

図１３（ｄ）に示す実施形態では、加熱構造１１０は、弾性膜１０の下方に配置された放熱装置（例えば、温風装置、遠赤外線装置）を備えている。本実施形態では、弾性膜１０は、放熱装置としての加熱構造１１０から発せられる熱によって、加熱される。

図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）において、制御装置４０は、弾性膜１０が装着された研磨ヘッド１によって保持されたウェハＷを研磨したときの弾性膜１０に加えられる摩擦熱の温度に相当する温度まで、加熱構造１１０を操作して、弾性膜１０を加熱してもよい。このような構成により、初期化装置５０は、新たな弾性膜１０を用いてダミーウェハを研磨した場合と同様の環境下で、ブレークイン処理を行うことができる。

図１４は、弾性膜を回転させる回転機構を示す図である。図１４に示すように、初期化装置５０は、弾性膜１０（より具体的には、弾性膜アッセンブリ７）を回転させる回転機構１２０と、弾性膜１０が押し付けられるパッド部材１３０と、を備えている。

回転機構１２０は、弾性膜アッセンブリ７に連結された回転シャフト１２１と、タイミングベルト１２２を介して回転シャフト１２１に連結された回転モータ１２３と、を備えている。回転モータ１２３は、制御装置４０に電気的に接続されている。制御装置４０が回転モータ１２３を動作させると、弾性膜アッセンブリ７（より具体的には、弾性膜１０）は、回転シャフト１２１およびタイミングベルト１２２を介して、所定の回転速度で回転する。

パッド部材１３０は、弾性膜１０の下面と本体部５３との間に配置されており、弾性膜１０の下面は、パッド部材１３０の上面に接触可能である。したがって、制御装置４０は、加圧装置５５によって弾性膜１０を膨張させて、弾性膜１０をパッド部材１３０に押し付ける。この状態で、制御装置４０は、回転機構１２０（より具体的には、回転モータ１２３）を操作して、弾性膜１０を回転させると、弾性膜１０には、回転シャフト１２１の回転力が伝達される。このような構成により、初期化装置５０は、新たな弾性膜１０を用いてダミーウェハを研磨した場合と同様の環境下で、ブレークイン処理を行うことができる。制御装置４０は、ダミーウェハの研磨時における研磨ヘッド１の回転速度と同じ回転速度で回転シャフト１２１を回転させてもよい。

図１５は、加圧装置の他の実施形態を示す図である。図１５に示す実施形態においても、初期化装置５０は、加圧装置５５を備えている。上述した実施形態では、押圧治具１００および付勢装置１０１を備える加圧装置５５の構成について説明したが、加圧装置５５の構成は上述した実施形態には限定されない。一実施形態では、加圧装置５５は、加圧流体を弾性膜１０の圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅに供給し、かつ圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅを大気開放する圧力調整装置１６５を備えている。圧力調整装置１６５の構成は、上述した圧力調整装置６５の構成（図３参照）と同一であるので、圧力調整装置１６５の詳細な説明を省略する。

図１５に示す実施形態では、圧力調整装置１６５の構成は、圧力調整装置６５の構成と同一である。したがって、制御装置４０は、加圧流体を供給することにより、弾性膜１０を膨張させ、必要に応じて、加圧流体の供給と大気開放とを繰り返すことにより、弾性膜１０の伸縮性を向上させることができる。

本実施形態においても、圧力調整装置１６５を備える初期化装置５０は、上述した膨張量検出装置５８を備えてもよい。一実施形態では、圧力調整装置１６５を備える初期化装置５０は、上述した加熱構造１１０（図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）参照）に相当する加熱構造を備えてもよい。あるいは、初期化装置５０は、加圧流体として加熱された流体を用いることにより、加圧流体を加熱構造１１０として機能させることができる。

図１６は、研磨ユニットおよび受け渡しステーションを備える研磨装置を示す図である。図１７は、受け渡しステーションを示す斜視図である。研磨ユニットＰＡで研磨されたウェハＷは、受け渡しステーション２００を経由して、ウェハＷを洗浄するための洗浄部２５０に搬送される。洗浄部２５０に搬送されたウェハＷは、洗浄モジュール（図示しない）で洗浄され、その後、乾燥モジュール（図示しない）で乾燥される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェハＷに対して行われる。

受け渡しステーション２００は、研磨テーブル１８に隣接して配置されている。受け渡しステーション２００は、ウェハＷを研磨ヘッド１に取り付け、および／またはウェハＷを研磨ヘッド１から取り外すために設けられている。本実施形態では、受け渡しステーション２００は、ウェハＷを研磨ヘッド１から取り外すように構成されている。

図１６に示すように、研磨ヘッド１がウェハＷを保持した状態で、ヘッドアーム６４がアームシャフト８０を中心として旋回すると、ウェハＷは、研磨ヘッド１とともに受け渡しステーション２００に位置する。受け渡しステーション２００に搬送されたウェハＷの下方には、搬送ステージ２１０が配置されている。研磨ヘッド１から離脱されたウェハＷは、搬送ステージ２１０に受け止められて、洗浄部２５０に搬送される。

図１８は、受け渡しステーションに配置された膨張量検出装置を示す図である。図１８に示すように、研磨装置は、受け渡しステーション２００に配置された膨張量検出装置１５８を備えてもよい。膨張量検出装置１５８の構成は、上述した膨張量検出装置５８の構成と同一である。図１８に示す実施形態では、膨張量検出装置１５８は、投光部１５８ａおよび受光部１５８ｂを備える透過型の光センサであるが、反射型の光センサであってもよい。

膨張量検出装置１５８が透過型の光センサまたは反射型の光センサである場合、初期化装置５０は、少なくとも１つの膨張量検出装置１５８を備えてもよい。複数の膨張量検出装置１５８を設けることにより、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量を精度よく、立体的に評価することができる。

膨張量検出装置１５８は、制御装置４０に電気的に接続されている。したがって、制御装置４０は、膨張量検出装置１５８によって検出された膨張量と、設定膨張量（より具体的には、目標膨張量）と、を比較し、弾性膜１０の膨張量が目標膨張量に到達したときに、弾性膜１０の初期化の完了を決定してもよい。

本実施形態では、研磨ユニットＰＡは、加圧装置５５（より具体的には、圧力調整装置１６５）と同様の構成を有する圧力調整装置６５を備えており、受け渡しステーション２００には、膨張量検出装置５８と同様の構成を有する膨張量検出装置１５８が配置されている。

より具体的には、制御装置４０は、新たな弾性膜１０が装着された研磨ヘッド１を受け渡しステーション２００に移動させる。この状態で、制御装置４０は、圧力調整装置６５を操作して、圧縮空気などの加圧流体を、流体供給源３２から圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅの少なくとも１つに供給する。受け渡しステーション２００に配置された膨張量検出装置１５８は、弾性膜１０の膨張量を検出する。制御装置４０は、膨張量検出装置１５８によって検出された弾性膜１０の膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、弾性膜１０の初期化の完了の有無を判断する（図１２参照）。

制御装置４０は、圧力調整装置６５を操作して、加圧流体の、圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅ少なくとも１つへの供給と、加圧流体が供給された圧力室の大気開放と、を繰り返してもよい。加圧流体の供給および大気開放の繰り返しは、加圧装置５５の加圧動作の繰り返しに相当する。

本実施形態では、受け渡しステーション２００は、加熱構造１１０（図１３（ａ）乃至図１３（ｄ）参照）に相当する構成を有してもよい。

本実施形態では、ヘッドアーム６４が旋回可能な位置にパッド部材１３０（図１４参照）を設けてもよい（または受け渡しステーション２００は、パッド部材１３０に相当する構成を有してもよい）。すなわち、研磨ヘッド１は、弾性膜１０をパッド部材１３０に押し付けながら、回転することにより、パッド部材１３０との間に発生する摩擦熱は、弾性膜１０に伝達される。この場合、研磨ヘッド１は、回転機構１２０に相当する。

一実施形態では、研磨ユニットＰＡは、新たな弾性膜１０が装着された研磨ヘッド１でダミーウェハを研磨してもよい。

本実施形態では、ダミーウェハの研磨中において、ウェハＷの処理を中断しなければならず、ダウンタイムは発生してしまう。しかしながら、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、弾性膜１０の初期化の完了の有無を判断する構成を有しているため、ブレークイン処理が不十分であるといった問題は生じない。膨張量検出装置１５８による弾性膜１０の膨張量の測定は、複数枚のダミーウェハの研磨の途中で、行うことができる。

上述したように、ブレークイン処理に必要と思われる枚数のダミーウェハを研磨した場合であっても、ブレークイン処理が不十分である場合には、再び、ダミーウェハを研磨しなければならず、ダウンタイムが増加してしまう。

本実施形態によれば、不十分なブレークイン処理に起因するダウンタイムの増加を防止することができる。また、弾性膜の個体差に応じてブレークイン処理の完了を判断できるので、過剰な枚数のダミーウェハの研磨を行うことも避けることができる。また、従来のように、所定枚数のダミーウェハの研磨を行った後に研磨の均一性を確認するモニターウェハの研磨によってブレークイン処理の不足が発覚し、さらにダミーウェハの研磨を追加する、といった工程上のロスを少なくすることができる。

弾性膜１０を繰り返し使用すると、やがて、弾性膜１０の状態は変化する。状態が変化した弾性膜１０は、ウェハＷに対する押圧力の均一性に悪影響を及ぼしてしまい、結果として、ウェハＷが不良品となってしまうおそれがある。そこで、以下に示す実施形態では、弾性膜１０の交換時期を精度よく決定することができる構成について説明する。

図１９は、制御装置による、弾性膜の交換時期決定処理の制御フローを示す図である。弾性膜１０の交換時期は、弾性膜１０が研磨ヘッド１に装着された状態で、受け渡しステーション２００において、判断される。まず、制御装置４０は、弾性膜１０が装着された研磨ヘッド１を受け渡しステーション２００に移動させる。

この状態で、制御装置４０は、圧力調整装置６５を操作して、加圧流体を圧力室１２，１４ａ，１４ｂ，１６ａ～１６ｅの少なくとも１つに供給し、弾性膜１０を膨張させる（ステップＳ２０１参照）。受け渡しステーション２００に配置された膨張量検出装置１５８は、弾性膜１０の膨張量を検出する（ステップＳ２０２参照）。制御装置４０は、膨張量検出装置１５８によって検出された弾性膜１０の膨張量と、所定の設定膨張量（より具体的には、交換膨張量）と、を比較する（ステップＳ２０３参照）。交換膨張量は、弾性膜の交換時期を示す弾性膜１０の伸縮性の指標となる数値（弾性膜１０の伸び量）である。一般的に、弾性膜１０の状態が変化すると、弾性膜１０の膨張量は正常な弾性膜１０よりも小さくなる（または大きくなる）。

ステップＳ２０３の後、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量が交換膨張量に到達したか否かを判断し（ステップＳ２０４参照）、膨張量が交換膨張量に到達した場合（ステップＳ２０４の「ＹＥＳ」参照）、制御装置４０は、弾性膜１０が交換時期に到達したことを決定する（ステップＳ２０５参照）。膨張量が交換膨張量に到達していない場合には（ステップＳ２０４の「ＮＯ」参照）、制御装置４０は、弾性膜１０が未だ、交換時期に到達していないことを決定する（ステップＳ２０６参照）。

受け渡しステーション２００において、ウェハＷを離脱させるとき、流体（例えば、純水、不活性ガスなど）をウェハＷと弾性膜１０の下面との間の隙間に噴射する。弾性膜１０が交換時期に到達している場合、弾性膜１０は、通常の弾性膜１０とは異なる弾性力を有している。例えば、弾性膜１０は、その状態変化に起因して、硬化している場合がある。この場合、ウェハＷを保持する弾性膜１０は、ほとんど伸びないため、流体を、適切に、ウェハＷと弾性膜１０の下面との間に供給することができず、結果として、ウェハＷを離脱させる時間が延びる可能性がある。

逆に、弾性膜１０は、その状態変化に起因して、軟化している場合がある。この場合、ウェハＷを保持する弾性膜１０は、必要以上に伸びてしまい、結果として、ウェハＷを離脱させる時間が延びる可能性がある。

そこで、制御装置４０は、弾性膜１０が装着された研磨ヘッド１によって保持されたウェハＷを弾性膜１０から離脱させるまでの離脱時間を計測し、計測された離脱時間に基づいて、弾性膜１０の交換時期を決定してもよい。

図２０は、制御装置による、弾性膜の交換時期決定処理の制御フローを示す図である。図２０のステップＳ３０１に示すように、制御装置４０は、リリースノズル（図示しない）を操作して、流体の、ウェハＷと弾性膜１０との間の隙間への噴射を開始する。その後、制御装置４０は、ウェハＷの離脱時間を計測する。ウェハＷの離脱時間は、例えば、流体の噴射を開始したときからウェハＷが搬送ステージ２１０に受け止められるまでの時間である。

制御装置４０は、離脱時間と、所定の基準時間と、を比較し（ステップＳ３０２参照）、離脱時間が基準時間よりも長いか否かを判断する（ステップＳ３０３参照）。上記基準時間は、弾性膜１０の交換時期の指標となる時間である。離脱時間が基準時間よりも長い場合には（ステップＳ３０３の「ＹＥＳ」参照）、制御装置４０は、弾性膜１０が交換時期に到達していることを決定する（ステップＳ３０４参照）。離脱時間が基準時間よりも長くない場合には（ステップＳ３０３の「ＮＯ」参照）、制御装置４０は、弾性膜１０が未だ、交換時期に到達していないことを決定する（ステップＳ３０５参照）。

図１９に示す実施形態と図２０に示す実施形態とを組み合わせてもよい。この場合、制御装置４０は、弾性膜１０の膨張量と、弾性膜１０の離脱時間と、の２つの要素に基づいて、弾性膜１０の交換時期を判断する。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 研磨ヘッド
２ ヘッド本体
３ リテーナリング
５ ヘッドベース
７ 弾性膜アッセンブリ
８ キャリア
１０ 弾性膜
１０ａ～１０ｈ 周壁
１２ 中央圧力室
１４ａ，１４ｂ エッジ圧力室
１６ａ～１６ｅ 中間圧力室
１８ 研磨テーブル
１８ａ テーブル軸
１９ 研磨パッド
１９ａ 研磨面
２０，２２，２４ａ～２４ｆ 流路
２５ 処理液供給ノズル
２６，２８，３０ａ～３０ｆ 流体ライン
２７ ヘッドシャフト
２９ テーブルモータ
３２ 流体供給源
３４ リテーナ室
３６ 流路
３８ 流体ライン
４０ 制御装置
４０ａ 記憶装置
４０ｂ 処理装置
５０ 初期化装置
５１ 収容ボックス
５３ 本体部
５４ 取り付け部
５５ 加圧装置
５８ 膨張量検出装置
５８ａ 投光部
５８ｂ 受光部
６０ 第１パターンシート
６１ 第２パターンシート
６４ ヘッドアーム
６５ 圧力調整装置
６６ 回転筒
６７ タイミングプーリ
６８ ヘッドモータ
７０ タイミングプーリ
８０ アームシャフト
８１ 上下動装置
８２ ロータリージョイント
８３ 軸受
８４ ブリッジ
８８ ボールねじ
８８ａ ねじ軸
８８ｂ ナット
９０ サーボモータ
９１～９９ 大気開放ライン
１００ 押圧治具
１０１ 付勢装置
１０２ 接続棒
１１０ 加熱構造
１１１ ヒーター
１２０ 回転機構
１２１ 回転シャフト
１２２ タイミングベルト
１２３ 回転モータ
１３０ パッド部材
１５８ 膨張量検出装置
１５８ａ 投光部
１５８ｂ 受光部
１６５ 圧力調整装置
２００ 受け渡しステーション
２１０ 搬送ステージ
２５０ 洗浄部

Claims (19)

1. 研磨装置の基板保持機構に装着可能な弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させる加圧装置と、
   前記弾性膜の膨張量を検出する膨張量検出装置と、
   前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化の完了を決定する、制御装置と、を備える、弾性膜の初期化装置。
2. 前記弾性膜の初期化装置は、前記弾性膜を保持した弾性膜アッセンブリを取り付ける取り付け部を備えている、請求項１に記載の弾性膜の初期化装置。
3. 前記制御装置は、前記弾性膜の膨張量が前記目標膨張量に到達するまで、前記加圧装置による加圧動作を繰り返す、請求項１または請求項２に記載の弾性膜の初期化装置。
4. 前記加圧装置は、
   前記弾性膜の圧力室に配置されたリング状の押圧治具と、
   前記押圧治具を前記弾性膜に押し付ける付勢装置と、を備えている、請求項１または請求項２に記載の弾性膜の初期化装置。
5. 前記加圧装置は、加圧流体を前記弾性膜の圧力室に供給し、かつ前記弾性膜の圧力室を大気開放する圧力調整装置を備えている、請求項１または請求項２に記載の弾性膜の初期化装置。
6. 前記弾性膜の初期化装置は、前記弾性膜を加熱する加熱構造を備えている、請求項１または請求項２に記載の弾性膜の初期化装置。
7. 前記弾性膜の初期化装置は、
   前記弾性膜を回転させる回転機構と、
   前記弾性膜が押し付けられるパッド部材と、を備えており、
   前記制御装置は、
   前記加圧装置を操作して、前記弾性膜を前記パッド部材に押し付け、
   前記弾性膜を前記パッド部材に押し付けた状態で、前記回転機構を操作して、前記弾性膜を回転させる、請求項１または請求項２に記載の弾性膜の初期化装置。
8. 弾性膜が装着された基板保持機構と、
   前記弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させる加圧装置と、
   前記弾性膜の膨張量を検出する膨張量検出装置と、
   前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の設定膨張量と、を比較する制御装置と、を備える、研磨装置。
9. 前記設定膨張量は、目標とする前記弾性膜の伸縮性を示す目標膨張量に相当し、
   前記制御装置は、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化を完了する、請求項８に記載の研磨装置。
10. 前記設定膨張量は、前記弾性膜の交換時期を示す交換膨張量に相当し、
    前記制御装置は、前記膨張量が前記交換膨張量に到達したときに、前記弾性膜の交換時期に関する信号を発出する、請求項８に記載の研磨装置。
11. 前記制御装置は、
    前記基板保持機構によって保持された基板を前記弾性膜から離脱させるまでの離脱時間を計測し、
    前記計測された離脱時間と、前記算出された膨張量と、に基づいて、前記弾性膜の交換時期を決定する、請求項１０に記載の研磨装置。
12. 研磨装置の基板保持機構に装着可能な弾性膜の初期化方法であって、
    加圧装置によって、前記弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させ、
    膨張量検出装置によって、前記弾性膜の膨張量を検出し、
    前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の目標膨張量と、を比較し、前記膨張量が前記目標膨張量に到達したときに、前記弾性膜の初期化の完了を決定する、弾性膜の初期化方法。
13. 前記弾性膜を保持した弾性膜アッセンブリを前記研磨装置とは別に設けられる初期化装置に取り付け、
    基板を保持することなく、前記加圧装置によって前記弾性膜を膨張させて、前記弾性膜の初期化を行う、請求項１２に記載の弾性膜の初期化方法。
14. 前記弾性膜の膨張量が前記目標膨張量に到達するまで、前記加圧装置による加圧動作を繰り返す、請求項１２または請求項１３に記載の弾性膜の初期化方法。
15. 前記弾性膜を加熱する、請求項１２または請求項１３に記載の弾性膜の初期化方法。
16. 前記弾性膜をパッド部材に押し付け、
    前記弾性膜を前記パッド部材に押し付けた状態で、前記弾性膜を回転させる、請求項１２または請求項１３に記載の弾性膜の初期化方法。
17. 前記弾性膜が装着された前記基板保持機構でダミーウェハを研磨して、前記弾性膜の初期化を行う、請求項１２に記載の弾性膜の初期化方法。
18. 加圧装置によって、弾性膜を加圧して、前記弾性膜を膨張させ、
    膨張量検出装置によって、前記弾性膜の膨張量を検出し、
    前記膨張量検出装置によって検出された膨張量と、所定の交換膨張量と、を比較して、前記膨張量が前記交換膨張量に到達したときに、前記弾性膜の交換時期を決定する、弾性膜の寿命判定方法。
19. 前記弾性膜が装着された基板保持機構によって保持された基板を前記弾性膜から離脱させるまでの離脱時間を計測し、
    前記計測された離脱時間と、前記算出された膨張量と、に基づいて、前記弾性膜の交換時期を決定する、請求項１８に記載の弾性膜の寿命判定方法。

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