JP6463303B2 - Elastic film, substrate holding device, substrate polishing device, substrate adsorption determination method and pressure control method in substrate holding device - Google Patents

Elastic film, substrate holding device, substrate polishing device, substrate adsorption determination method and pressure control method in substrate holding device Download PDF

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Description

本発明は、弾性膜、基板保持装置、基板研磨装置、基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法に関する。   The present invention relates to an elastic film, a substrate holding device, a substrate polishing device, a substrate adsorption determination method and a pressure control method in a substrate holding device.

半導体ウエハなどの基板を研磨する基板研磨装置では、トップリングに保持された基板を研磨テーブルに押し付けることで基板を研磨する。搬送機構からトップリングに基板を受け渡すためには、まず搬送機構に支持された基板をトップリングの下面に設けられ同心円状に複数のエリアに分割されたメンブレンに接触させる。そして、メンブレンに形成された孔から真空引きすることで、基板がメンブレンに吸着される。   In a substrate polishing apparatus that polishes a substrate such as a semiconductor wafer, the substrate is polished by pressing the substrate held by the top ring against a polishing table. In order to deliver the substrate from the transport mechanism to the top ring, first, the substrate supported by the transport mechanism is brought into contact with a membrane provided on the lower surface of the top ring and concentrically divided into a plurality of areas. And a board | substrate is adsorb | sucked by a membrane by evacuating from the hole formed in the membrane.

しかしながら、孔があるエリアに水などの液体が入り、これにより基板に加わる圧力が不安定になる場合もある。そのため近年では、メンブレンに形成される孔をできるだけ小さくする傾向にある。さらには、孔をなくし、真空引きによってメンブレンの表面形状を変形させて基板を吸着することも行われるようになってきている。   However, a liquid such as water may enter the area where the holes are present, and the pressure applied to the substrate may become unstable. Therefore, in recent years, there is a tendency to make holes formed in the membrane as small as possible. Furthermore, the substrate is adsorbed by eliminating the holes and deforming the surface shape of the membrane by evacuation.

孔を小さくしたり孔をなくしたりすると、基板の吸着力が低くなる。基板がトップリングに十分に吸着する前にトップリングを移動させると、基板を落としてしまうことがある。そのため、基板がトップリングに吸着して搬送機構からの受け渡しが完了したことを検出する必要がある。通常は、真空引きしたエリアの真空圧を計測し、真空圧が所定の閾値に達したことをもって、基板の受け渡しが完了したと判定する。   If the holes are made smaller or eliminated, the adsorption power of the substrate is lowered. If the top ring is moved before the substrate is sufficiently attracted to the top ring, the substrate may be dropped. Therefore, it is necessary to detect that the substrate is attracted to the top ring and the delivery from the transport mechanism is completed. Usually, the vacuum pressure of the evacuated area is measured, and it is determined that the delivery of the substrate is completed when the vacuum pressure reaches a predetermined threshold.

特許第3705670号Japanese Patent No. 3705670 特開2014−61587号公報JP 2014-61587 A 特開2011−258639号公報JP 2011-258639 A 特開2014−8570号公報JP 2014-8570 A 特開2002−521830号公報JP 2002-521830 A 特表2004−516644号公報JP-T-2004-516644 特開2014−17428号公報JP 2014-17428 A

しかしながら、真空引きしたエリアの真空圧に基づいて判定を行っても、必ずしも基板とメンブレンとの間に十分な密着力が発生しているとは限らない。したがって、安全のために、閾値を厳しく設定したり、閾値に達して所定時間待機した後にトップリングを移動させたりせざるを得ない。そうすると、基板の受け渡し時間が本来必要な時間より長くなってしまい、スループットが低下してしまうという問題がある。
また、一旦基板が吸着された後でも、トップリングが基板を搬送する際に吸着力が低下し、基板を落としてしまうこともあり得る。
However, even if the determination is made based on the vacuum pressure of the evacuated area, a sufficient adhesion force is not always generated between the substrate and the membrane. Therefore, for safety, the threshold value must be set strictly, or the top ring must be moved after reaching the threshold value and waiting for a predetermined time. If it does so, the delivery time of a board | substrate will become longer than originally required time, and there exists a problem that a throughput will fall.
Further, even after the substrate is once adsorbed, when the top ring transports the substrate, the adsorbing force is reduced and the substrate may be dropped.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、基板を適切に扱うことができる弾性膜、基板保持装置、そのような基板保持装置を有する基板研磨装置、そのような基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an elastic film capable of appropriately handling a substrate, a substrate holding device, a substrate polishing apparatus having such a substrate holding device, It is to provide a substrate adsorption determination method and a pressure control method in such a substrate holding apparatus.

本発明の一態様によれば、トップリング本体と、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、を備える基板保持装置が提供される。
流量計で計測される流量を利用することで、基板を適切に扱うことができる。
According to an aspect of the present invention, a top ring body, a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body, and a first surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate. An elastic membrane having two surfaces, a first line that communicates with a first area of the plurality of areas, and that can pressurize the first area; communicates with the first area; A second line capable of exhausting from one area, a measuring device whose measurement value changes based on a flow rate of the first area, and a second area different from the first area among the plurality of areas There is provided a substrate holding device including a third line that communicates with and can pressurize or depressurize the second area.
By using the flow rate measured by the flow meter, the substrate can be handled appropriately.

前記測定器は、前記第2ラインの流量を計測可能な流量計であってもよいし、前記第1ラインまたは前記第2ラインの圧力を計測可能な圧力計であってもよい。   The measuring device may be a flow meter capable of measuring the flow rate of the second line, or may be a pressure meter capable of measuring the pressure of the first line or the second line.

前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部を備えるのが望ましい。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第1面との隙間に対応する。基板が吸着すると隙間が小さくなって流量が減ることから、基板が吸着されたか否かを精度よく判定できる。
It is desirable that a determination unit that determines whether or not the substrate is adsorbed on the second surface is provided based on the measurement value.
The flow rate measured by the flow meter corresponds to the gap between the top ring body and the first surface of the elastic membrane. When the substrate is attracted, the gap is reduced and the flow rate is reduced. Therefore, it can be accurately determined whether the substrate is attracted.

前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記第3ラインを介して前記第2エリアを減圧し、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して流体を流通する制御部を備え、前記判定部は、前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定するのが望ましい。
第1エリアを大気開放した状態で流量を計測することで、弾性膜が基板にストレスを与えるのを抑えることができる。
When the substrate is adsorbed to the second surface, the second area is decompressed via the third line, the first area is pressurized via the first line, and the second line is interposed. A control unit that circulates fluid, and the determination unit determines whether the substrate is adsorbed to the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed to the second surface. It is desirable to judge.
By measuring the flow rate with the first area open to the atmosphere, it is possible to suppress the elastic film from applying stress to the substrate.

前記判定部は、前記第2エリアの減圧開始から所定時間経過した後に、前記測定器で計測される測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定するのが望ましい。
これにより、より高精度に判定できる。
The determination unit determines whether or not the substrate is adsorbed on the second surface based on a measurement value measured by the measuring instrument after a predetermined time has elapsed from the start of decompression of the second area. desirable.
Thereby, it can determine with higher precision.

前記測定値で計測される流量に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御する制御部を備えるのが望ましい。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第1面との隙間に対応する。この隙間は弾性膜の膨らみに対応する。よって、流量を監視することで弾性膜の膨らみを制御できる。
It is desirable to provide a control unit that controls the pressure in the second area via the third line based on the flow rate measured by the measurement value.
The flow rate measured by the flow meter corresponds to the gap between the top ring body and the first surface of the elastic membrane. This gap corresponds to the swelling of the elastic membrane. Therefore, the swelling of the elastic film can be controlled by monitoring the flow rate.

前記制御部は、前記測定値が所定範囲に収まるよう、前記第2エリアの圧力を制御するのが望ましい。
これにより、弾性膜の膨らみを所定範囲に維持できる。
It is preferable that the control unit controls the pressure in the second area so that the measured value falls within a predetermined range.
Thereby, the swelling of the elastic film can be maintained within a predetermined range.

前記制御部は、前記第2面に保持された基板をリリースする際、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して前記第1エリアに流体を流通し、前記測定値に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御するのが望ましい。   When the controller releases the substrate held on the second surface, the controller pressurizes the first area via the first line and distributes the fluid to the first area via the second line. Preferably, the pressure in the second area is controlled via the third line based on the measured value.

前記制御部は、リリースノズルから所定位置に流体が噴射されるよう、前記第2エリアの圧力を制御するのが望ましい。
さらに望ましくは、前記所定位置は、前記第2面と前記保持された基板との間である。
これにより、リリースノズルから、弾性膜の第2面と基板との間に流体の噴射を継続でき、効果的に基板をリリースできる。
The controller may control the pressure in the second area so that fluid is ejected from the release nozzle to a predetermined position.
More preferably, the predetermined position is between the second surface and the held substrate.
Thereby, the ejection of the fluid can be continued between the second surface of the elastic film and the substrate from the release nozzle, and the substrate can be effectively released.

前記弾性膜には孔が形成されていないのが望ましい。
前記第2エリアは前記第1エリアと隣接していないのが望ましい。
これにより、第2エリアに基板が吸着しない場合には第1エリアと第1面との間の隙間が維持される。
It is desirable that no hole is formed in the elastic membrane.
The second area is preferably not adjacent to the first area.
Thereby, when a board | substrate does not adsorb | suck to a 2nd area, the clearance gap between a 1st area and a 1st surface is maintained.

前記弾性膜の外周に設けられたリテーナリングを備えるのが望ましい。
前記リテーナリングは、内側リングと、その外側に設けられた外側リングと、を有してもよい。
It is desirable to provide a retainer ring provided on the outer periphery of the elastic membrane.
The retainer ring may include an inner ring and an outer ring provided outside the inner ring.

また、本発明の別の態様によれば、上記基板保持装置と、前記基板保持装置に保持された基板を研磨するように構成された研磨テーブルと、を備える基板研磨装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate polishing apparatus comprising the substrate holding device and a polishing table configured to polish a substrate held by the substrate holding device.

また、本発明の別の態様によれば、基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第2エリアを減圧しつつ、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第2エリアとは異なる第1エリアを加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通し、前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記弾性膜の、前記第1面とは反対側にある第2面に基板が吸着されたか否かを判定する、基板保持装置における基板吸着判定方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the second area formed between the top ring body and the first surface of the elastic film in the substrate holding device is decompressed, and the top ring body and the elastic film are Pressurizing a first area different from the second area formed between the first surface and circulating fluid through a second line communicating with the first area, the flow rate of the first area Provided is a substrate adsorption determination method in a substrate holding device that determines whether or not a substrate is adsorbed on a second surface of the elastic film opposite to the first surface based on a measured value according to the measured value. .

また、本発明の別の態様によれば、基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第1エリアを加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通し、前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第1エリアとは異なる第2エリアの圧力を制御する、基板保持装置における圧力制御方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the second line that pressurizes the first area formed between the top ring body and the first surface of the elastic film in the substrate holding device and communicates with the first area. Is different from the first area formed between the top ring body and the first surface of the elastic membrane based on a measured value corresponding to the flow rate of the first area. A pressure control method in a substrate holding device for controlling the pressure in a second area is provided.

また、本発明の別の態様によれば、第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体とともに用いられて基板保持装置を構成する弾性膜であって、前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を備える弾性膜が提供される。
第1部分と第2部分とが係合することで、基板を保持した場合と、基板を保持していない場合との差が大きくなるため、基板吸着判定を精度よく行うことができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided an elastic film that is used together with a top ring body provided with a first hole and a second hole on the outer side and the inner side of the first part, respectively, and constitutes a substrate holding device. A second portion engageable with the first portion, and a first surface forming a plurality of areas between the top ring body and a substrate opposite to the first surface to hold the substrate An elastic membrane comprising a possible second surface is provided.
Since the difference between the case where the substrate is held and the case where the substrate is not held is increased by engaging the first portion and the second portion, the substrate suction determination can be performed with high accuracy.

前記第1部分は凹部であり、前記第2部分は凸部であるか、前記第1部分は凸部であり、前記第2部分は凹部であってもよい。   The first part may be a concave part, the second part may be a convex part, or the first part may be a convex part, and the second part may be a concave part.

また、本発明の別の態様によれば、第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体と、前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、前記第1孔は前記複数のエリアのうちの第1エリアに位置しており、前記第1孔を介して前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、前記第2孔は前記第1エリアに位置しており、前記第2孔を介して前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、を備える基板保持装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, the top ring main body provided with the first hole and the second hole on the outer side and the inner side of the first part, respectively, and the second part engageable with the first part are provided. An elastic film provided with a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate; The first hole is located in the first area of the plurality of areas, the first line capable of pressurizing the first area through the first hole, and the second hole is the first area A second line which is located in one area and can be exhausted from the first area through the second hole, a measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area, Communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas; Substrate holding apparatus comprising: a third line that is capable of a rear elevated or reduced pressure, is provided.

前記トップリング本体の前記第1エリアに対応する部分には、放射状に広がる溝が設けられるのが望ましい。
これにより、第1エリア内の圧力の伝播を速くすることができる。
It is desirable that a portion corresponding to the first area of the top ring body is provided with a radially expanding groove.
Thereby, the propagation of pressure in the first area can be accelerated.

前記第1ラインと前記第2ラインとをバイパスするバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバルブとを有するのが望ましい。
バイパスライン上のバルブを開けることで、第1ラインおよび第2ラインの両方から同時に第1エリアを加圧可能となる。これにより、第1エリアを加圧する際に第2部分が第1部分に係合していても第1エリア全体を同じ圧力で速やかに加圧することができる。
It is desirable to have a bypass line that bypasses the first line and the second line, and a valve provided on the bypass line.
By opening the valve on the bypass line, the first area can be pressurized simultaneously from both the first line and the second line. Thereby, even when the second portion is engaged with the first portion when the first area is pressurized, the entire first area can be quickly pressurized with the same pressure.

第1エリアの流量を計測することで、基板を適切に扱うことができる。   By measuring the flow rate in the first area, the substrate can be handled appropriately.

基板研磨装置を含む基板処理装置の概略上面図。1 is a schematic top view of a substrate processing apparatus including a substrate polishing apparatus. 基板研磨装置300の概略斜視図。1 is a schematic perspective view of a substrate polishing apparatus 300. FIG. 基板研磨装置300の概略断面図。1 is a schematic sectional view of a substrate polishing apparatus 300. FIG. 搬送機構600bからトップリング1への基板受け渡しを詳しく説明する図。The figure explaining in detail the board | substrate delivery to the top ring 1 from the conveyance mechanism 600b. 搬送機構600bからトップリング1への基板受け渡しを詳しく説明する図。The figure explaining in detail the board | substrate delivery to the top ring 1 from the conveyance mechanism 600b. 第1の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the top ring 1 in 1st Embodiment typically. 図6Aの変形例。The modification of FIG. 6A. トップリング1におけるトップリング本体11およびメンブレン13の詳細を示す断面図。Sectional drawing which shows the detail of the top ring main body 11 and the membrane 13 in the top ring 1. FIG. 図7のA−A’断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 7. トップリング1における各バルブの動作を説明する図。The figure explaining operation | movement of each valve | bulb in the top ring 1. FIG. 基板吸着判定の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of board | substrate adsorption | suction determination. 吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 at the time of adsorption | suction failure. 吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the board | substrate W at the time of succeeding in adsorption | suction, the membrane 13, and the top ring main body 11. FIG. 吸着開始後に流量計FSで計測される流量を模式的に示す図。The figure which shows typically the flow volume measured with the flowmeter FS after adsorption | suction start. 第2の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the top ring 1 in 2nd Embodiment typically. 吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 at the time of adsorption | suction failure. 吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the board | substrate W at the time of succeeding in adsorption | suction, the membrane 13, and the top ring main body 11. FIG. 図14の変形例であるトップリング1の構造を模式的に示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a top ring 1 that is a modification of FIG. 14. 吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the membrane 13 and the top ring main body 11 at the time of adsorption | suction failure. 吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the board | substrate W at the time of succeeding in adsorption | suction, the membrane 13, and the top ring main body 11. FIG. トップリング1から搬送機構600bへの基板受け渡しを詳しく説明する図。The figure explaining the board | substrate delivery from the top ring 1 to the conveyance mechanism 600b in detail. トップリング1から搬送機構600bへの基板受け渡しを詳しく説明する図。The figure explaining the board | substrate delivery from the top ring 1 to the conveyance mechanism 600b in detail. リリース開始前の状態を模式的に示す図。The figure which shows the state before a release start typically. リリース開始後の状態を模式的に示す図。The figure which shows the state after a release start typically. 図23に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図。The figure which shows typically the state after the release start following FIG. 図24に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図。The figure which shows typically the state after the release start following FIG. 第3の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the top ring 1 in 3rd Embodiment. リリース時のトップリング1の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of the top ring 1 at the time of release. リリース時に流量計FSで計測される流量を模式的に示す図。The figure which shows typically the flow volume measured with the flowmeter FS at the time of release. トップリング1から基板Wをリリースしてプッシャ160に受け渡す様子を模式的に示す側面図。The side view which shows typically a mode that the board | substrate W is released from the top ring 1 and delivered to the pusher 160. FIG. エリア131近辺のトップリング本体11およびメンブレン13の断面図。Sectional drawing of the top ring main body 11 and the membrane 13 of the area 131 vicinity. エリア131近辺におけるメンブレン13を上方から見た図。The figure which looked at the membrane 13 in the vicinity of the area 131 from upper direction. エリア131近辺におけるトップリング本体11を下方ら見た図。The figure which looked at the top ring main body 11 in the area 131 vicinity from the downward direction. 圧力制御装置7の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the pressure control apparatus. 吸着判定時の加圧を説明する図。The figure explaining the pressurization at the time of adsorption | suction determination. 基板研磨時の加圧を説明する図。The figure explaining pressurization at the time of substrate polish. 吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図。The figure which shows typically the cross section of the board | substrate W at the time of succeeding in adsorption | suction, the membrane 13, and the top ring main body 11. FIG. 図30の変形例であるトップリング11およびメンブレン13の断面図。FIG. 31 is a cross-sectional view of a top ring 11 and a membrane 13 that are modifications of FIG. 30.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。   Embodiments according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、半導体ウエハなどの基板を基板研磨装置におけるトップリング(基板保持装置)に受け渡す際に、基板がトップリングに吸着されたか否かを精度よく判定することに主眼を置いている。
(First embodiment)
The first embodiment focuses on accurately determining whether or not a substrate is attracted to the top ring when a substrate such as a semiconductor wafer is transferred to a top ring (substrate holding device) in the substrate polishing apparatus. ing.

図1は、基板研磨装置を含む基板処理装置の概略上面図である。本基板処理装置は、直径300mmあるいは450mmの半導体ウエハ、フラットパネル、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device)などのイメージセンサ、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)における磁性膜の製造工
程などにおいて、種々の基板を処理するものである。
FIG. 1 is a schematic top view of a substrate processing apparatus including a substrate polishing apparatus. This substrate processing apparatus is a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm or 450 mm, a flat panel, an image sensor such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or a CCD (Charge Coupled Device), a magnetic film manufacturing process in an MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), etc. In this method, various substrates are processed.

基板処理装置は、略矩形状のハウジング100と、多数の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート200と、1または複数(図1に示す態様では4つ)の基板研磨装置300と、1または複数(図1に示す態様では2つ)の基板洗浄装置400と、基板乾燥装置500と、搬送機構600a〜600dと、制御部700とを備えている。   The substrate processing apparatus includes a substantially rectangular housing 100, a load port 200 on which a substrate cassette for stocking a large number of substrates is placed, and one or more (four in the embodiment shown in FIG. 1) substrate polishing apparatus 300. One or a plurality of (two in the embodiment shown in FIG. 1) substrate cleaning apparatus 400, a substrate drying apparatus 500, transport mechanisms 600a to 600d, and a control unit 700 are provided.

ロードポート200は、ハウジング100に隣接して配置されている。ロードポート200には、オープンカセット、SMIF(Standard Mechanical Interface)ポッド、又はFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。SMIFポッド、
FOUPは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
The load port 200 is disposed adjacent to the housing 100. The load port 200 can be equipped with an open cassette, a SMIF (Standard Mechanical Interface) pod, or a FOUP (Front Opening Unified Pod). SMIF pod,
The FOUP is a sealed container that can maintain an environment independent of the external space by accommodating a substrate cassette inside and covering it with a partition wall.

基板を研磨する基板研磨装置300、研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置400、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置500は、ハウジング100内に収容されている。基板研磨装置300は、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置400および基板乾燥装置500も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。   A substrate polishing apparatus 300 for polishing the substrate, a substrate cleaning apparatus 400 for cleaning the polished substrate, and a substrate drying apparatus 500 for drying the cleaned substrate are accommodated in the housing 100. The substrate polishing apparatus 300 is arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus, and the substrate cleaning apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500 are also arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus.

ロードポート200、ロードポート200側に位置する基板研磨装置300および基板乾燥装置500に囲まれた領域には、搬送機構600aが配置されている。また、基板研磨装置300ならびに基板洗浄装置400および基板乾燥装置500と平行に、搬送機構600bが配置されている。   A transport mechanism 600 a is disposed in a region surrounded by the load port 200, the substrate polishing apparatus 300 located on the load port 200 side, and the substrate drying apparatus 500. Further, a transport mechanism 600 b is disposed in parallel with the substrate polishing apparatus 300, the substrate cleaning apparatus 400, and the substrate drying apparatus 500.

搬送機構600aは、研磨前の基板をロードポート200から受け取って搬送機構600bに受け渡したり、乾燥後の基板を基板乾燥装置500から受け取ったりする。   The transport mechanism 600a receives a substrate before polishing from the load port 200 and delivers it to the transport mechanism 600b, or receives a dried substrate from the substrate drying apparatus 500.

搬送機構600bは、例えばリニアトランスポータであり、搬送機構600aから受け取った研磨前の基板を基板研磨装置300に受け渡す。後述するように、基板研磨装置300におけるトップリング(不図示)は真空吸着により搬送機構600bから基板を受け取る。また、基板研磨装置300は研磨後の基板を搬送機構600bにリリースし、その基板は洗浄装置400に受け渡される。   The transport mechanism 600 b is, for example, a linear transporter, and delivers the unpolished substrate received from the transport mechanism 600 a to the substrate polishing apparatus 300. As will be described later, a top ring (not shown) in the substrate polishing apparatus 300 receives the substrate from the transport mechanism 600b by vacuum suction. The substrate polishing apparatus 300 releases the polished substrate to the transport mechanism 600b, and the substrate is delivered to the cleaning device 400.

さらに、2つの基板洗浄装置400間に、これら基板洗浄装置400間で基板の受け渡しを行う搬送機構600cが配置されている。また、基板洗浄装置400と基板乾燥装置500との間に、これら基板洗浄装置400と基板乾燥装置500間で基板の受け渡しを行う搬送機構600dが配置されている。   Further, a transport mechanism 600 c that transfers substrates between the two substrate cleaning apparatuses 400 is disposed between the two substrate cleaning apparatuses 400. Further, a transfer mechanism 600 d that transfers a substrate between the substrate cleaning apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500 is disposed between the substrate cleaning apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500.

制御部700は基板処理装置の各機器の動きを制御するものであり、ハウジング100の内部に配置されてもよいし、ハウジング100の外部に配置されてもよいし、基板研磨装置300、基板洗浄装置400および基板乾燥装置500のそれぞれに設けられてもよい。   The control unit 700 controls the movement of each device of the substrate processing apparatus, and may be disposed inside the housing 100, may be disposed outside the housing 100, the substrate polishing apparatus 300, and the substrate cleaning. Each of the apparatus 400 and the substrate drying apparatus 500 may be provided.

図2および図3は、それぞれ基板研磨装置300の概略斜視図および概略断面図である。基板研磨装置300は、トップリング1と、下部にトップリング1が連結されたトップリングシャフト2と、研磨パッド3aを有する研磨テーブル3と、研磨液を研磨テーブル3上に供給するノズル4と、トップリングヘッド5と、支持軸6とを有する。   2 and 3 are a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view of the substrate polishing apparatus 300, respectively. The substrate polishing apparatus 300 includes a top ring 1, a top ring shaft 2 to which the top ring 1 is connected at the bottom, a polishing table 3 having a polishing pad 3a, a nozzle 4 for supplying a polishing liquid onto the polishing table 3, A top ring head 5 and a support shaft 6 are provided.

トップリング1は基板Wを保持するものであり、図3に示すように、トップリング本体11(キャリア)、円環状のリテーナリング12、トップリング本体11の下方かつリテーナリング12の内側に設けられた可撓性のメンブレン13(弾性膜)、トップリング本体11とリテーナリング12との間に設けられたエアバッグ14、圧力制御装置7などから構成される。   The top ring 1 holds the substrate W and is provided below the top ring body 11 (carrier), the annular retainer ring 12, the top ring body 11 and inside the retainer ring 12, as shown in FIG. The flexible membrane 13 (elastic film), the airbag 14 provided between the top ring main body 11 and the retainer ring 12, the pressure control device 7, and the like.

リテーナリング12はトップリング本体11の外周部に設けられる。保持された基板Wの周縁はリテーナリング12に囲まれることとなり、研磨中に基板Wがトップリング1から飛び出さないようになっている。なお、リテーナリング12は1つの部材であってもよいし、内側リングおよびその外側に設けられた外側リングからなる2重リング構成であってもよい。後者の場合、外側リングをトップリング本体11に固定し、内側リングとトップリング本体11との間にエアバッグ14を設けてもよい。   The retainer ring 12 is provided on the outer periphery of the top ring body 11. The peripheral edge of the held substrate W is surrounded by the retainer ring 12 so that the substrate W does not jump out of the top ring 1 during polishing. The retainer ring 12 may be a single member, or may have a double ring configuration including an inner ring and an outer ring provided outside the inner ring. In the latter case, the outer ring may be fixed to the top ring body 11 and the airbag 14 may be provided between the inner ring and the top ring body 11.

メンブレン13はトップリング本体11と対向して設けられる。そして、メンブレン13の上面はトップリング本体11との間に複数の同心円状のエリアを形成する。1または複数のエリアを減圧することで、メンブレン13の下面が基板Wの上面を保持できる。   The membrane 13 is provided to face the top ring body 11. A plurality of concentric areas are formed between the top surface of the membrane 13 and the top ring body 11. By reducing the pressure in one or more areas, the lower surface of the membrane 13 can hold the upper surface of the substrate W.

エアバッグ14はトップリング本体11とリテーナリング12との間に設けられる。エアバッグ14により、リテーナリング12はトップリング本体11に対して鉛直方向に相対移動できる。   The airbag 14 is provided between the top ring body 11 and the retainer ring 12. With the airbag 14, the retainer ring 12 can be moved relative to the top ring body 11 in the vertical direction.

圧力制御装置7は、トップリング本体11とメンブレン13との間に流体を供給したり、真空引きしたり、大気開放したりして、トップリング本体11とメンブレン13との間に形成される各エリアの圧力を個別に調整する。また、圧力制御装置7は基板Wがメンブレン13に吸着されたか否かを判定する。圧力制御装置7の構成については、後に詳しく説明する。   The pressure control device 7 supplies each fluid between the top ring body 11 and the membrane 13, evacuates it, or releases it to the atmosphere, thereby forming each of the pressure control devices 7 between the top ring body 11 and the membrane 13. Adjust the area pressure individually. Further, the pressure control device 7 determines whether or not the substrate W is adsorbed on the membrane 13. The configuration of the pressure control device 7 will be described in detail later.

図2において、トップリングシャフト2の下端はトップリング1の上面中央に連結されている。不図示の昇降機構がトップリングシャフト2を昇降させることで、トップリング1に保持された基板Wの下面が研磨パッド3aに接触したり離れたりする。また、不図示のモータがトップリングシャフト2を回転させることでトップリング1が回転し、これによって保持された基板Wも回転する。   In FIG. 2, the lower end of the top ring shaft 2 is connected to the center of the upper surface of the top ring 1. A lifting mechanism (not shown) raises and lowers the top ring shaft 2 so that the lower surface of the substrate W held on the top ring 1 comes into contact with or separates from the polishing pad 3a. Further, the top ring 1 is rotated by rotating the top ring shaft 2 by a motor (not shown), and the substrate W held thereby is also rotated.

研磨テーブル3の上面には研磨パッド3aが設けられる。研磨テーブル3の下面は回転軸に接続されており、研磨テーブル3は回転可能となっている。研磨液がノズル4から供給され、研磨パッド3aに基板Wの下面が接触した状態で基板Wおよび研磨テーブル3が回転することで、基板Wが研磨される。   A polishing pad 3 a is provided on the upper surface of the polishing table 3. The lower surface of the polishing table 3 is connected to a rotating shaft, and the polishing table 3 is rotatable. The substrate W is polished by supplying the polishing liquid from the nozzle 4 and rotating the substrate W and the polishing table 3 while the lower surface of the substrate W is in contact with the polishing pad 3a.

図3のトップリングヘッド5は、一端にトップリングシャフト2が連結され、他端に支持軸6が連結される。不図示のモータが支持軸6を回転させることでトップリングヘッド5が揺動し、トップリング1が研磨パッド3a上と、基板受け渡し位置(不図示)との間を行き来する。   The top ring head 5 of FIG. 3 has a top ring shaft 2 connected to one end and a support shaft 6 connected to the other end. When the motor (not shown) rotates the support shaft 6, the top ring head 5 swings, and the top ring 1 moves back and forth between the polishing pad 3a and the substrate transfer position (not shown).

続いて、図1の搬送機構600bから図2および図3のトップリング1に基板を受け渡す際の動作を説明する。
図4および図5は、搬送機構600bからトップリング1への基板受け渡しを詳しく説明する図である。図4は搬送機構600bおよびトップリング1を側方から見た図であり、図5はこれらを上方から見た図である。
Next, an operation when the substrate is transferred from the transport mechanism 600b in FIG. 1 to the top ring 1 in FIGS. 2 and 3 will be described.
4 and 5 are diagrams for explaining in detail the substrate delivery from the transport mechanism 600b to the top ring 1. FIG. 4 is a view of the transport mechanism 600b and the top ring 1 as seen from the side, and FIG. 5 is a view of these as seen from above.

図4(a)に示すように、搬送機構600bのハンド601上に基板Wが載置されている。また、基板Wの受け渡しには、リテーナリングステーション800が用いられる。リテーナリングステーション800は、トップリング1のリテーナリング12を押し上げる押し上げピン801を有する。なお、リテーナリングステーション800はリリースノズルを有してもよいが、図示していない。   As shown in FIG. 4A, the substrate W is placed on the hand 601 of the transport mechanism 600b. A retainer ring station 800 is used for delivery of the substrate W. The retainer ring station 800 includes a push-up pin 801 that pushes up the retainer ring 12 of the top ring 1. In addition, although the retainer ring station 800 may have a release nozzle, it is not illustrated.

図5に示すように、ハンド601は基板Wの下面の外周側の一部を支持する。そして、押し上げピン801とハンド601とが互いに接触しないように配置されている。   As shown in FIG. 5, the hand 601 supports a part of the outer peripheral side of the lower surface of the substrate W. The push-up pin 801 and the hand 601 are arranged so as not to contact each other.

図4(a)に示す状態で、トップリング1が下降するとともに、搬送機構600bが上昇する。トップリング1の下降により、押し上げピン801がリテーナリング12を押し上げ、基板Wがメンブレン13に接近する。さらに搬送機構600bが上昇すると、基板Wの上面がメンブレン13の下面に接触する(図4(b))。   In the state shown in FIG. 4A, the top ring 1 is lowered and the transport mechanism 600b is raised. When the top ring 1 is lowered, the push-up pin 801 pushes up the retainer ring 12 and the substrate W approaches the membrane 13. When the transport mechanism 600b is further raised, the upper surface of the substrate W comes into contact with the lower surface of the membrane 13 (FIG. 4B).

この状態で、メンブレン13とトップリング本体11との間に形成されたエリアを減圧することで、トップリング1のメンブレン13の下面に基板Wが吸着される。ただし、場合によってはメンブレン13の下面に基板Wが吸着されなかったり、一旦吸着した後に落下したりしてしまうこともあり得る。そのため、本実施形態では、後述するようにして基板Wがメンブレン13に吸着されているか否かの判定(基板吸着判定)を行う。
その後、搬送機構600bは下降する(図4(c))。
In this state, the area formed between the membrane 13 and the top ring main body 11 is depressurized, whereby the substrate W is adsorbed to the lower surface of the membrane 13 of the top ring 1. However, depending on the case, the substrate W may not be adsorbed on the lower surface of the membrane 13, or may be dropped after being adsorbed once. Therefore, in this embodiment, as described later, it is determined whether or not the substrate W is attracted to the membrane 13 (substrate adsorption determination).
Thereafter, the transport mechanism 600b is lowered (FIG. 4C).

続いて、トップリング1について説明する。
図6Aは、第1の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す断面図である。メンブレン13には、トップリング本体11に向かって上方に延びる周壁13a〜13hが形成されている。これら周壁13a〜13hにより、メンブレン13の上面とトップリング本体11の下面との間に、周壁13a〜13hによって区切られた同心円状のエリア131〜138が形成される。なお、メンブレン13の下面には孔が形成されていないのが望ましい。
Next, the top ring 1 will be described.
FIG. 6A is a cross-sectional view schematically showing the structure of the top ring 1 in the first embodiment. The membrane 13 is formed with peripheral walls 13 a to 13 h extending upward toward the top ring main body 11. These peripheral walls 13 a to 13 h form concentric areas 131 to 138 separated by the peripheral walls 13 a to 13 h between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring body 11. It is desirable that no hole is formed on the lower surface of the membrane 13.

トップリング本体11を貫通して一端がエリア131〜138にそれぞれ連通する流路141〜148が形成されている。また、リテーナリング12の直上には弾性膜からなるエアバッグ14が設けられており、一端がエアバッグ14に連通する流路149が同様に形成されている。流路141〜149の他端は圧力制御装置7に接続されている。流路141〜149上に圧力センサや流量センサを設けてもよい。
さらに基板吸着判定用に、トップリング本体11を貫通して一端がエリア131に連通する流路150が形成されている。流路150の他端は大気開放される。
Flow paths 141 to 148 that pass through the top ring body 11 and have one end communicating with the areas 131 to 138 are formed. An airbag 14 made of an elastic film is provided immediately above the retainer ring 12, and a flow path 149 whose one end communicates with the airbag 14 is similarly formed. The other ends of the flow paths 141 to 149 are connected to the pressure control device 7. A pressure sensor or a flow rate sensor may be provided on the flow paths 141 to 149.
Further, a flow path 150 that penetrates the top ring main body 11 and has one end communicating with the area 131 is formed for the substrate suction determination. The other end of the flow path 150 is open to the atmosphere.

圧力制御装置7は、各流路141〜149にそれぞれ設けられたバルブV1〜V9および圧力レギュレータR1〜R9と、制御部71と、圧力調整器72とを有する。また、基板吸着判定用に、圧力制御装置7は、流路150に設けられたバルブV10および流量計FSと、判定部73とを有する。なお、バルブV10を閉じた場合には流量が生じないため、バルブV10と流量計FSとの設置順は問わない。   The pressure control device 7 includes valves V1 to V9 and pressure regulators R1 to R9 provided in the flow paths 141 to 149, a control unit 71, and a pressure regulator 72, respectively. For substrate adsorption determination, the pressure control device 7 includes a valve V10 and a flow meter FS provided in the flow path 150, and a determination unit 73. Since the flow rate does not occur when the valve V10 is closed, the installation order of the valve V10 and the flow meter FS does not matter.

制御部71はバルブV1〜V10、圧力レギュレータR1〜R9および圧力調整器72を制御する。   The control unit 71 controls the valves V1 to V10, the pressure regulators R1 to R9, and the pressure regulator 72.

圧力調整器72は流路141〜149の一端に接続され、制御部71の制御に応じてエリア131〜138およびエアバッグ14の圧力調整を行う。具体的には、圧力調整器72は、各流路141〜149を介してエアなどの流体を供給してエリア131〜138およびエアバッグ14を加圧したり、真空引きしてエリア131〜138およびエアバッグ14を減圧したり、エリア131〜138およびエアバッグ14を大気開放したりする。   The pressure adjuster 72 is connected to one end of the flow paths 141 to 149, and adjusts the pressure of the areas 131 to 138 and the airbag 14 according to the control of the control unit 71. Specifically, the pressure regulator 72 supplies fluids such as air through the flow paths 141 to 149 to pressurize the areas 131 to 138 and the airbag 14 or evacuate the areas 131 to 138 and The air bag 14 is depressurized, and the areas 131 to 138 and the air bag 14 are opened to the atmosphere.

図6Aの場合では各流路141〜149にそれぞれ1つずつのバルブV1〜V9が接続された例が示されている。図6Bは図6Aの変形例であり、各流路141〜149に対して複数のバルブが接続されていてもよい。図6Bは例として流路143に3つのバルブV3−1、V3−2、およびV3−3を接続した場合を示している。バルブV3−1は圧力レギュレータR3に接続され、バルブV3−2は大気開放源に接続され、バルブV3−3は真空源に接続されている。エリア133を加圧する場合には、バルブV3−2およびV3−3を閉止し、バルブV3−1を開放し圧力レギュレータR3を作動させる。エリア133を大気開放状態とする場合には、バルブV3−1およびV3−3を閉止し、バルブV3−2を開放する。エリア133を真空状態とする場合には、バルブV3−1およびV3−2を閉止し、バルブV3−3を開放する。   In the case of FIG. 6A, an example in which one valve V1 to V9 is connected to each of the flow paths 141 to 149 is shown. FIG. 6B is a modification of FIG. 6A, and a plurality of valves may be connected to each of the flow paths 141 to 149. FIG. 6B shows a case where three valves V3-1, V3-2, and V3-3 are connected to the flow path 143 as an example. The valve V3-1 is connected to the pressure regulator R3, the valve V3-2 is connected to the atmosphere release source, and the valve V3-3 is connected to the vacuum source. When pressurizing the area 133, the valves V3-2 and V3-3 are closed, the valve V3-1 is opened, and the pressure regulator R3 is operated. When the area 133 is opened to the atmosphere, the valves V3-1 and V3-3 are closed and the valve V3-2 is opened. When the area 133 is in a vacuum state, the valves V3-1 and V3-2 are closed and the valve V3-3 is opened.

図6Aにおいては、例えば、エリア135を加圧するためには、制御部71は、バルブV5を開き、エリア135にエアが供給されるよう圧力調整器72を制御する。このことを単に、制御部71がエリア135を加圧する、などと表現する。   In FIG. 6A, for example, in order to pressurize the area 135, the control unit 71 opens the valve V5 and controls the pressure regulator 72 so that air is supplied to the area 135. This is simply expressed as the control unit 71 pressurizing the area 135.

流量計FSは、流路150を流れる流体の流量、言い換えると、エリア131に流れる流体の流量を計測し、計測結果を判定部73に通知する。なお、流量とは、特に断らない限り、単位時間あたりに流れる流体(特にエア)の体積を言う。なお、流量計FSは流路150の流量を計測できればその配置位置に特に制限はなく、流路141と流路150は繋がっているため、例えば流路141に配置してもよい。
判定部73は流量計FSで計測された流量に基づいて基板吸着判定を行う。
The flow meter FS measures the flow rate of the fluid flowing through the flow path 150, in other words, the flow rate of the fluid flowing through the area 131, and notifies the determination unit 73 of the measurement result. The flow rate means the volume of fluid (particularly air) flowing per unit time unless otherwise specified. In addition, if the flowmeter FS can measure the flow volume of the flow path 150, there will be no restriction | limiting in particular in the arrangement position, and since the flow path 141 and the flow path 150 are connected, you may arrange | position in the flow path 141, for example.
The determination unit 73 performs substrate adsorption determination based on the flow rate measured by the flow meter FS.

図7は、トップリング1におけるトップリング本体11およびメンブレン13の詳細を示す断面図である。図示のように、メンブレン13は、基板Wに接触する円形の当接部130と、当接部130に直接または間接に接続される8つの周壁13a〜13hを有している。当接部130は基板Wの裏面、すなわち研磨すべき表面とは反対側の面に接触して保持する。また、当接部130は、研磨時には基板Wを研磨パッド3aに対して押し付ける。周壁13a〜13hは、同心状に配置された環状の周壁である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing details of the top ring body 11 and the membrane 13 in the top ring 1. As illustrated, the membrane 13 includes a circular contact portion 130 that contacts the substrate W, and eight peripheral walls 13 a to 13 h that are directly or indirectly connected to the contact portion 130. The abutting portion 130 contacts and holds the back surface of the substrate W, that is, the surface opposite to the surface to be polished. The abutting portion 130 presses the substrate W against the polishing pad 3a during polishing. The peripheral walls 13a to 13h are annular peripheral walls arranged concentrically.

周壁13a〜13hの上端は保持リング22,24,26,28とトップリング本体11の下面との間に挟持され、トップリング本体11に取り付けられている。これら保持リング22,24,26,28は保持手段(図示せず)によってトップリング本体11に着脱可能に固定されている。したがって、保持手段を解除すると、保持リング22,24,26,28がトップリング本体11から離れ、これによってメンブレン13をトップリング本体11から取り外すことができる。保持手段としてはねじなどを用いることが出来る。   The upper ends of the peripheral walls 13 a to 13 h are sandwiched between the holding rings 22, 24, 26, and 28 and the lower surface of the top ring body 11 and are attached to the top ring body 11. These holding rings 22, 24, 26, and 28 are detachably fixed to the top ring body 11 by holding means (not shown). Accordingly, when the holding means is released, the holding rings 22, 24, 26, and 28 are separated from the top ring body 11, whereby the membrane 13 can be detached from the top ring body 11. A screw or the like can be used as the holding means.

保持リング22,24,26,28はそれぞれエリア132,134,136,138内にある。そして、トップリング本体11および保持リング22,24,26,28を流路142,144,146,148がそれぞれ貫通している。また、トップリング本体11はエリア131,133,135,137にそれぞれ向かって下方に突出した突出部21,23,25,27を有する。そして、突出部21,23,25,27を流路141,143,145,147がそれぞれ貫通している。また、図示していないが突出部21を流路150が貫通している。   Retaining rings 22, 24, 26, and 28 are in areas 132, 134, 136, and 138, respectively. The flow paths 142, 144, 146, and 148 pass through the top ring main body 11 and the holding rings 22, 24, 26, and 28, respectively. Further, the top ring main body 11 has projecting portions 21, 23, 25, 27 projecting downward toward the areas 131, 133, 135, 137, respectively. And the flow path 141,143,145,147 penetrates the protrusion parts 21,23,25,27, respectively. Although not shown, the flow path 150 penetrates the protruding portion 21.

保持リング22,24,26,28および突出部21,23,25,27の下面は同一平面上にあるのが望ましい。これら下面が基板Wを吸着保持した場合の基準面を形成するためである。   The lower surfaces of the retaining rings 22, 24, 26, 28 and the projecting portions 21, 23, 25, 27 are preferably on the same plane. This is because these lower surfaces form a reference surface when the substrate W is sucked and held.

また、同下面とメンブレン13との間には、流路141から流路150へエアが流れることが可能な隙間g(図11などで後述記載)がある。基板Wがメンブレン13の下面に吸着すると、メンブレン13はトップリング本体11側に引き上げられるため、この隙間gはほとんどなくなる。隙間gが小さすぎると、基板Wが吸着されているときと吸着されていないときとで、隙間gの変化の差が小さく、後述する判定のマージンが小さくなってしまう。一方、隙間gが大きすぎると、基板の吸着時にメンブレン13の周壁13a〜13hを大きく収縮させる必要があり、周壁13a〜13hから基板Wに対する下向きの反発力が大きくなって吸着力が低下したり基板が破損したりしてしまう。
以上を考慮して隙間gの幅を適切に設定する必要があり、具体的には0.1〜2mm程度であるのが望ましく、0.5mm程度であるのがより望ましい。
Further, there is a gap g (described later in FIG. 11 and the like) through which air can flow from the channel 141 to the channel 150 between the lower surface and the membrane 13. When the substrate W is attracted to the lower surface of the membrane 13, the membrane 13 is pulled up toward the top ring body 11, so this gap g is almost eliminated. If the gap g is too small, the difference in the change in the gap g is small between when the substrate W is sucked and when the substrate W is not sucked, and the determination margin described later becomes small. On the other hand, if the gap g is too large, the peripheral walls 13a to 13h of the membrane 13 need to be greatly contracted when the substrate is adsorbed, and the downward repulsive force from the peripheral walls 13a to 13h to the substrate W increases and the adsorbing force decreases. The board will be damaged.
In consideration of the above, it is necessary to appropriately set the width of the gap g. Specifically, it is preferably about 0.1 to 2 mm, and more preferably about 0.5 mm.

図8は、図7のA−A’断面図である。図示のように、突出部21には、流路141(図7)と連通する孔21aと、流路150と連通する孔21bが形成されている。また、突出部23,25,27には、それぞれ流路143,145,147と連通する孔23a,25a,27aが形成されている。さらに、保持リング22,24,26には、それぞれ流路142,144,146と連通する孔22a,24a,26aが形成されている。なお、孔の数や配置に特に制限はない。   FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 7. As shown in the figure, the protrusion 21 is formed with a hole 21 a communicating with the flow channel 141 (FIG. 7) and a hole 21 b communicating with the flow channel 150. Further, holes 23a, 25a, and 27a communicating with the flow paths 143, 145, and 147 are formed in the protrusions 23, 25, and 27, respectively. Furthermore, holes 22a, 24a, and 26a communicating with the flow paths 142, 144, and 146 are formed in the holding rings 22, 24, and 26, respectively. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the number and arrangement | positioning of a hole.

図9は、トップリング1における各バルブの動作を説明する図である。基板Wを吸着したり研磨したりする際には、エリア132〜137のうち任意の1以上のエリアの圧力を調整すればよいが、以下では、エリア133の圧力を調整する場合を示し、他のエリア132,134〜137は任意の圧力調整が可能である。   FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of each valve in the top ring 1. When adsorbing or polishing the substrate W, the pressure in any one or more of the areas 132 to 137 may be adjusted. In the following, the case where the pressure in the area 133 is adjusted is shown. In these areas 132 and 134 to 137, arbitrary pressure adjustment is possible.

アイドリング時などにメンブレン13を開放する場合、制御部71はバルブV1,V3,V10を開き、エリア131,133を大気開放する。   When opening the membrane 13 during idling or the like, the control unit 71 opens the valves V1, V3, and V10 and opens the areas 131 and 133 to the atmosphere.

基板Wを研磨する場合、メンブレン13を加圧して基板Wを研磨パッド3aに押し付けるべく、制御部71はバルブV1,V3を開いてエリア131,133を加圧するとともに、バルブV10を閉じる。   When polishing the substrate W, in order to pressurize the membrane 13 and press the substrate W against the polishing pad 3a, the controller 71 opens the valves V1 and V3 to pressurize the areas 131 and 133, and closes the valve V10.

基板Wを搬送機構600bからトップリング1に受け渡してメンブレン13に吸着させる場合、制御部71はバルブV3を開いてエリア133を減圧する。さらに基板吸着判定を行うために、制御部71はバルブV1を開いてエリア131を若干加圧しつつ、バルブV10を開いてエリア131を大気開放する。そして、流量計FSによる計測値に基づき、次のようにして判定部73は基板がメンブレン13に吸着したか否かを判定する。   When the substrate W is transferred from the transport mechanism 600b to the top ring 1 and is adsorbed to the membrane 13, the control unit 71 opens the valve V3 to decompress the area 133. Further, in order to perform the substrate adsorption determination, the control unit 71 opens the valve V10 to slightly pressurize the area 131, and opens the valve V10 to release the area 131 to the atmosphere. And based on the measurement value by the flowmeter FS, the determination part 73 determines whether the board | substrate adsorb | sucked to the membrane 13 as follows.

図10は、基板吸着判定の手順を示すフローチャートである。以下、流量計FSが設けられたエリア131を「判定エリア」と呼び、吸着のために減圧されるエリア133を「吸着エリア」と呼ぶ。   FIG. 10 is a flowchart showing the procedure for determining the substrate suction. Hereinafter, the area 131 in which the flow meter FS is provided is referred to as a “determination area”, and the area 133 where the pressure is reduced for suction is referred to as a “suction area”.

まず、制御部71は吸着エリア133を減圧する(ステップS1)。そして、制御部71はバルブV1を開いて判定エリア131を加圧するとともに、バルブV10を開いて判定エリア131を大気開放する(ステップS2)。つまり、制御部71は、流路141を介して判定エリア131を加圧しつつ、流路150を介して判定エリア131を大気開放する。   First, the controller 71 depressurizes the suction area 133 (step S1). Then, the control unit 71 opens the valve V1 to pressurize the determination area 131, and opens the valve V10 to release the determination area 131 to the atmosphere (step S2). That is, the control unit 71 pressurizes the determination area 131 via the flow path 141 and opens the determination area 131 to the atmosphere via the flow path 150.

なお、ステップS1では、制御部71が吸着エリア133を−500hPa程度に減圧するのに対し、ステップS2では、制御部71が判定エリア131を200hPa以下、望ましくは50hPa程度に加圧する。判定エリア131を加圧しすぎると、基板Wに下向きに作用する力が大きくなり、基板吸着の妨げになるためである。   In step S1, the control unit 71 depressurizes the suction area 133 to about -500 hPa, whereas in step S2, the control unit 71 pressurizes the determination area 131 to 200 hPa or less, preferably about 50 hPa. This is because if the determination area 131 is pressurized too much, a force acting downward on the substrate W becomes large, which hinders substrate adsorption.

次いで、判定部73は所定の判定開始時間T0が経過するまで待機する(ステップS3)。判定開始時間T0が経過すると、判定部73は流量計FSが計測した流量と所定の閾値との比較を行って、基板Wがメンブレン13に吸着されたか否かを判定する(ステップS4)。   Next, the determination unit 73 waits until a predetermined determination start time T0 has elapsed (step S3). When the determination start time T0 elapses, the determination unit 73 compares the flow rate measured by the flow meter FS with a predetermined threshold value to determine whether or not the substrate W has been attracted to the membrane 13 (step S4).

図11は、吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図である。基板Wが吸着しない場合、メンブレン13は可撓性を有するため、メンブレン13における吸着エリア133に対応する部分はトップリング本体11に引き上げられるが、判定エリア131に対応する部分は引き上げられず、トップリング本体11との間に隙間gが残る。そのため、流量計FSで計測される流量は大きくなる。   FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross section of the membrane 13 and the top ring body 11 when the adsorption has failed. When the substrate W is not adsorbed, the membrane 13 has flexibility, so that the portion corresponding to the adsorption area 133 in the membrane 13 is pulled up to the top ring body 11, but the portion corresponding to the determination area 131 is not pulled up, and the top A gap g remains between the ring body 11 and the ring body 11. Therefore, the flow rate measured by the flow meter FS increases.

図12は、吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図である。基板Wが吸着すると、判定エリア131に対応する部分を含むメンブレン13全体が引き上げられてトップリング本体11に密着する。そのため、隙間gがほとんどなくなって流量計FSで計測される流量は小さくなる。   FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross section of the substrate W, the membrane 13 and the top ring body 11 when the adsorption is successful. When the substrate W is attracted, the entire membrane 13 including the portion corresponding to the determination area 131 is pulled up and is in close contact with the top ring body 11. Therefore, the gap g is almost eliminated and the flow rate measured by the flow meter FS becomes small.

以上から分かるように、判定エリア131に流れる流量は隙間gの大きさと対応しており、隙間gが大きいほど流量は大きくなる。   As can be seen from the above, the flow rate flowing in the determination area 131 corresponds to the size of the gap g, and the larger the gap g, the larger the flow rate.

そこで、流量が閾値以下である場合(すなわち隙間gが小さい場合)、判定部73は基板Wの吸着に成功した(あるいは基板Wが吸着している)と判定する(図10のステップS4のYES,S5、図12)。そして、基板処理装置はトップリング1による基板Wの搬送などの動作を継続する(ステップS6)。その後も、基板Wの吸着が継続しているべきであれば(ステップS7のYES)、ステップS4の判定が繰り返される。   Therefore, when the flow rate is equal to or smaller than the threshold (that is, when the gap g is small), the determination unit 73 determines that the substrate W has been successfully sucked (or the substrate W is sucked) (YES in step S4 in FIG. 10). , S5, FIG. 12). Then, the substrate processing apparatus continues operations such as transport of the substrate W by the top ring 1 (step S6). Thereafter, if the adsorption of the substrate W should be continued (YES in step S7), the determination in step S4 is repeated.

一方、所定のエラー確認時間が経過しても流量が閾値より大きい場合(すなわち隙間gが大きい場合)、判定部73は基板Wの吸着に失敗した(あるいは基板Wが吸着していない)と判定する(S4のNO,S8のYES,S9、図11)。そして、基板処理装置は動作を停止し、必要に応じてエラーを発報する(ステップS10)。   On the other hand, when the flow rate is greater than the threshold value (that is, when the gap g is large) even after the predetermined error confirmation time has elapsed, the determination unit 73 determines that the adsorption of the substrate W has failed (or the substrate W has not been adsorbed). (NO in S4, YES in S8, S9, FIG. 11). Then, the substrate processing apparatus stops its operation and issues an error as necessary (step S10).

本実施形態では、一旦基板Wがメンブレン13に吸着したことが確認できた後も、判定を継続する(ステップS7のYES,S4)。そのため、基板Wの搬送中などに基板Wが落下したような場合には、流量が閾値より大きくなって基板Wが存在しなくなったことを検出できる(ステップS9)。   In the present embodiment, the determination is continued even after it has been confirmed that the substrate W has been adsorbed to the membrane 13 (YES in step S7, S4). Therefore, when the substrate W is dropped during the transfer of the substrate W or the like, it can be detected that the flow rate is larger than the threshold value and the substrate W no longer exists (step S9).

図13は、吸着開始後に流量計FSで計測される流量を模式的に示す図であり、実線は吸着に成功した場合、破線は吸着に失敗した場合、一点鎖線は一旦吸着に成功したがその後に落下した場合に流量計FSで計測される各流量を示しており、横軸は時間を示している。   FIG. 13 is a diagram schematically showing the flow rate measured by the flow meter FS after the start of adsorption, where the solid line indicates successful adsorption, the broken line indicates failure in adsorption, and the alternate long and short dash line once succeeds in adsorption. Each flow rate measured by the flow meter FS when falling is shown, and the horizontal axis shows time.

図示のように、時刻t1で吸着を開始すると(図10のステップS1)、流量は増加する。吸着が成功するか失敗するかに関わらず、吸着開始時点ではメンブレン13の上面とトップリング本体11の下面との間に隙間gがあり、エアが流れるためである。   As shown in the figure, when the adsorption starts at time t1 (step S1 in FIG. 10), the flow rate increases. This is because there is a gap g between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring body 11 at the start of the adsorption, regardless of whether the adsorption succeeds or fails.

吸着成功の場合(同図の実線)、基板Wがメンブレン13に吸着されるため、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gが小さくなる。よって、ある時刻t2以降、流量が減り始める。そして、流量が閾値以下となった時刻t3において、吸着に成功したと判定される(図10のステップS5)。その後、図13の時刻t4において基板Wがメンブレン13に完全に吸着されると、メンブレン13とトップリング本体11との隙間gがほとんどなくなって流量はほぼ一定となる。   In the case of successful adsorption (solid line in the figure), since the substrate W is adsorbed to the membrane 13, the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11 is reduced. Therefore, after a certain time t2, the flow rate starts to decrease. Then, at time t3 when the flow rate becomes equal to or less than the threshold value, it is determined that the adsorption has succeeded (step S5 in FIG. 10). Thereafter, when the substrate W is completely adsorbed to the membrane 13 at time t4 in FIG. 13, the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11 is almost eliminated, and the flow rate becomes substantially constant.

時刻t11で基板Wがトップリング1から落下したとすると、流量が再び増加する(同図の一点鎖線)。基板Wがメンブレン13から離れることでメンブレン13とトップリング本体11との間に再び隙間gが生じるためである。この場合、流量が閾値より大きくなった時刻t12から一定のエラー確認時間経過後(ステップ8)、吸着に失敗したと判定される(図10のステップS9)。   Assuming that the substrate W has dropped from the top ring 1 at time t11, the flow rate increases again (the dashed line in the figure). This is because the gap g is generated again between the membrane 13 and the top ring body 11 when the substrate W is separated from the membrane 13. In this case, it is determined that the adsorption has failed (step S9 in FIG. 10) after a predetermined error confirmation time has elapsed from time t12 when the flow rate becomes greater than the threshold value (step 8).

一方、吸着失敗の場合(図13の破線)、時刻t2以降も流量は増え続け、やがて一定となる。そのため、エラー確認時間が経過しても流量は閾値より大きいままであり、吸着に失敗したと判定される(図10のステップS9)。   On the other hand, in the case of adsorption failure (broken line in FIG. 13), the flow rate continues to increase after time t2, and eventually becomes constant. Therefore, even if the error confirmation time has elapsed, the flow rate remains larger than the threshold value, and it is determined that the adsorption has failed (step S9 in FIG. 10).

なお、判定開始時間T0を設定する理由は、基板がメンブレンに十分に吸着される前(図13の時刻t5より前)に吸着されたと判断されるのを防ぐためである。エラー確認時間は以下の場合にも必要となる。研磨後、トップリング1に吸着された基板Wを研磨パッド3aから引き上げる際に、研磨パッド3aと基板Wとの間の吸着力のために一時的に流量が大きくなって閾値を超えることがあるためである。   The reason for setting the determination start time T0 is to prevent it from being determined that the substrate has been adsorbed before it is sufficiently adsorbed to the membrane (before time t5 in FIG. 13). Error confirmation time is also required in the following cases. After the polishing, when the substrate W adsorbed on the top ring 1 is pulled up from the polishing pad 3a, the flow rate temporarily increases due to the adsorbing force between the polishing pad 3a and the substrate W, and may exceed the threshold value. Because.

このように、第1の実施形態では、判定エリア131を加圧かつ大気開放し、エリア131の流量を計測する。この流量はメンブレン13とトップリング本体11との隙間gの大きさに対応する。そのため、流量を監視することで、基板Wの吸着に成功したか否かを精度よく判定でき、基板Wを適切に扱うことができる。また、吸着した後も判定を継続でき、一旦吸着に成功した後に基板Wが落下した場合でもそのことを検出できる。   Thus, in the first embodiment, the determination area 131 is pressurized and opened to the atmosphere, and the flow rate in the area 131 is measured. This flow rate corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11. Therefore, by monitoring the flow rate, it can be accurately determined whether or not the adsorption of the substrate W has succeeded, and the substrate W can be handled appropriately. Further, the determination can be continued even after the adsorption, and even when the substrate W falls after the successful adsorption, this can be detected.

本実施形態では流路150を大気開放としたが、例えばバルブV10を流量調整弁として基板の吸着検知に適した流量範囲に調整したり、大気開放ではなく圧力レギュレータを接続し、流量調整したり、排気したりしてもよい。流路150に圧力レギュレータを接続する場合、例えばR1を100hPa加圧に設定し、追加した圧力レギュレータを50hPa加圧に設定するなどして、流路150にエアを流通させるようにする。   In the present embodiment, the flow path 150 is opened to the atmosphere. For example, the flow rate adjustment valve is used to adjust the flow rate to a flow range suitable for substrate adsorption detection, or a pressure regulator is connected instead of opening to the atmosphere to adjust the flow rate. You may exhaust. When a pressure regulator is connected to the flow path 150, for example, R1 is set to 100 hPa pressurization, and the added pressure regulator is set to 50 hPa pressurization so that air flows through the flow path 150.

また、本実施形態による基板吸着判定は、孔が形成されていないメンブレン13に対しても適用可能である。さらに、基板吸着判定時にはバルブV10を開くため、判定エリア131は閉止されず、判定エリア131の圧力はそれほど高くならない。そのため、メンブレン13における判定エリア131が基板Wにストレスを与えることもほとんどない。   The substrate adsorption determination according to the present embodiment is also applicable to the membrane 13 in which no hole is formed. Further, since the valve V10 is opened at the time of substrate adsorption determination, the determination area 131 is not closed, and the pressure in the determination area 131 does not increase so much. Therefore, the determination area 131 in the membrane 13 hardly applies stress to the substrate W.

なお、本実施形態では、中心のエリア131を判定エリアとし、エリア133を吸着エリアとしたが、他のエリアを判定エリアおよび吸着エリアとしてもよい。すなわち、少なくとも1つのエリアにバルブV10、流路150および流量計FSに相当する構成を設けて判定エリアとすることができ、他の1以上のエリアを吸着エリアとすることができる。   In the present embodiment, the central area 131 is the determination area and the area 133 is the suction area, but other areas may be the determination area and the suction area. That is, a configuration corresponding to the valve V10, the flow path 150, and the flow meter FS can be provided in at least one area as the determination area, and one or more other areas can be used as the adsorption area.

なお、判定エリアは吸着エリアと隣接しておらず、1以上のエリアを隔てているのが望ましい。判定エリアと吸着エリアとが隣接していると、基板Wの吸着に失敗した場合であっても、メンブレン13における吸着エリアに対応する部分が引き上げられたことに伴って、判定エリアに対応する部分も引き上げられうる。そうすると、判定エリアに流れる流量が少なくなって誤判定が発生する可能性があるためである。   Note that it is desirable that the determination area is not adjacent to the suction area and is separated from one or more areas. If the determination area and the adsorption area are adjacent to each other, even if the adsorption of the substrate W has failed, the portion corresponding to the determination area in accordance with the lifting of the portion corresponding to the adsorption area in the membrane 13 Can also be raised. This is because there is a possibility that an erroneous determination may occur due to a decrease in the flow rate flowing in the determination area.

(第2の実施形態)
上記第1の実施形態においては、判定エリア131を流通する流体の流量を流量計FSで直接測定しているが、流量に従って測定値が変化する測定器を用いて他の物理量を測定してもよい。そこで、次に説明する第2の実施形態では、流量計FSに代えて圧力計を用いる例を示す。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131 is directly measured by the flow meter FS. However, even if another physical quantity is measured using a measuring device whose measurement value changes according to the flow rate. Good. Therefore, in a second embodiment described below, an example in which a pressure gauge is used instead of the flow meter FS is shown.

図14は、第2の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す断面図である。図6Aとの相違点として、判定エリア131と連通する流路141に圧力計PSが設けられる。圧力計PSは流路141の圧力を計測し、計測結果を判定部73に通知する。圧力計PSによって計測される圧力は、判定エリア131を流通する流体の流量と対応する。   FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the top ring 1 in the second embodiment. As a difference from FIG. 6A, a pressure gauge PS is provided in the flow path 141 communicating with the determination area 131. The pressure gauge PS measures the pressure in the flow path 141 and notifies the determination unit 73 of the measurement result. The pressure measured by the pressure gauge PS corresponds to the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131.

図15は、吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図であり、図11と対応する。図示のように、判定エリア131とメンブレン13との間に隙間gがあり、判定エリア131の流量は大きい。この場合、流路141から判定エリア131にガスが流れやすいため、流路141の圧力は低くなる。その結果、圧力計PSによる計測結果は低くなる。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a cross section of the membrane 13 and the top ring body 11 when the adsorption has failed, and corresponds to FIG. 11. As illustrated, there is a gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate of the determination area 131 is large. In this case, since the gas easily flows from the flow path 141 to the determination area 131, the pressure of the flow path 141 becomes low. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes low.

図16は、吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図であり、図12と対応する。図示のように、判定エリア131とメンブレン13との間に隙間gがほとんどなく、判定エリア131の流量は小さい。この場合、流路141から判定エリア131にガスが流れにくくなるため、流路141の圧力は高くなる。その結果、圧力計PSによる計測結果は高くなる。   FIG. 16 is a diagram schematically showing a cross section of the substrate W, the membrane 13, and the top ring body 11 when the adsorption is successful, and corresponds to FIG. As shown in the figure, there is almost no gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate of the determination area 131 is small. In this case, it is difficult for gas to flow from the flow path 141 to the determination area 131, so the pressure in the flow path 141 increases. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes high.

このように、圧力計PSが流量と対応する。そのため、図10におけるステップS4(流量が閾値以下か否か)に代えて、圧力が閾値を超えたか否か、の判断を行えばよい。   Thus, the pressure gauge PS corresponds to the flow rate. Therefore, instead of step S4 in FIG. 10 (whether the flow rate is equal to or lower than the threshold value), it may be determined whether the pressure exceeds the threshold value.

図17は、図14の変形例であるトップリング1の構造を模式的に示す断面図である。図17との相違点として、判定エリア131と連通する流路150に圧力計PSが設けられる。圧力計PSは流路150の圧力を計測し、計測結果を判定部73に通知する。圧力計PSによって計測される圧力は、判定エリア131を流通する流体の流量と対応する。   FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a top ring 1 which is a modification of FIG. As a difference from FIG. 17, a pressure gauge PS is provided in the flow path 150 communicating with the determination area 131. The pressure gauge PS measures the pressure in the flow path 150 and notifies the determination unit 73 of the measurement result. The pressure measured by the pressure gauge PS corresponds to the flow rate of the fluid flowing through the determination area 131.

図18は、吸着に失敗した場合のメンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図であり、図11と対応する。図示のように、判定エリア131とメンブレン13との間に隙間gがあり、判定エリア131の流量は大きい。この場合、判定エリア131から流路150にガスが流れ込みやすいため、流路150の圧力は高くなる。その結果、圧力計PSによる計測結果は高くなる。   FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a cross section of the membrane 13 and the top ring body 11 when the adsorption has failed, and corresponds to FIG. 11. As illustrated, there is a gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate of the determination area 131 is large. In this case, since the gas easily flows from the determination area 131 into the flow path 150, the pressure in the flow path 150 increases. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes high.

図19は、吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図であり、図12と対応する。図示のように、判定エリア131とメンブレン13との間に隙間gがほとんどなく、判定エリア131の流量は小さい。この場合、判定エリア131から流路150にガスが流れこみにくいため、流路150の圧力は低くなる。その結果、圧力計PSによる計測結果は低くなる。   FIG. 19 is a diagram schematically showing a cross section of the substrate W, the membrane 13, and the top ring body 11 when the adsorption is successful, and corresponds to FIG. As shown in the figure, there is almost no gap g between the determination area 131 and the membrane 13, and the flow rate of the determination area 131 is small. In this case, since it is difficult for gas to flow from the determination area 131 to the flow path 150, the pressure of the flow path 150 becomes low. As a result, the measurement result by the pressure gauge PS becomes low.

このように、圧力計PSが流量と対応する。そのため、図10におけるステップS4(流量が閾値以下か否か)に代えて、圧力が閾値以上か否か、の判断を行えばよい。   Thus, the pressure gauge PS corresponds to the flow rate. Therefore, instead of step S4 in FIG. 10 (whether the flow rate is equal to or lower than the threshold value), it may be determined whether the pressure is equal to or higher than the threshold value.

以上説明したように、第2の実施形態では、流量に応じて変化する圧力を計測することで、基板Wの吸着に成功したか否かを精度よく判定できる。   As described above, in the second embodiment, it is possible to accurately determine whether or not the adsorption of the substrate W has succeeded by measuring the pressure that changes according to the flow rate.

(第3の実施形態)
第3の実施形態は、トップリングに吸着された基板を確実にリリースすることに主眼を置いている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
The third embodiment focuses on reliably releasing the substrate adsorbed on the top ring. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

図20および図21は、トップリング1から搬送機構600bへの基板受け渡しを詳しく説明する図である。図20は搬送機構600bおよびトップリング1を側方から見た図であり、図21はトップリング1およびリテーナリングステーション800を上方から見た図(ただし、図20における搬送機構600bを省略)である。これらの図に示すように、リテーナリングステーション800は内側(基板W側)に向かう例えば3つのリリースノズル802を有する。   20 and 21 are diagrams for explaining in detail the substrate delivery from the top ring 1 to the transport mechanism 600b. 20 is a side view of the transport mechanism 600b and the top ring 1, and FIG. 21 is a top view of the top ring 1 and the retainer ring station 800 (however, the transport mechanism 600b in FIG. 20 is omitted). is there. As shown in these drawings, the retainer ring station 800 has, for example, three release nozzles 802 facing inward (substrate W side).

図20(a)は基板Wがメンブレン13に吸着された状態である。このとき、リリースノズル802から流体(リリースシャワー)は噴射されない。   FIG. 20A shows a state where the substrate W is adsorbed to the membrane 13. At this time, no fluid (release shower) is ejected from the release nozzle 802.

図20(b)に示すように、トップリング1が下降するととともに、搬送機構600bが上昇する。これにより、搬送機構600bのハンド601が基板Wの下面に近づくが、両者は接触していない。また、押し上げピン801がリテーナリング12を押し上げる。   As shown in FIG. 20B, the top ring 1 is lowered and the transport mechanism 600b is raised. As a result, the hand 601 of the transport mechanism 600b approaches the lower surface of the substrate W, but they are not in contact with each other. Further, the push-up pin 801 pushes up the retainer ring 12.

この状態で、メンブレン13とトップリング本体11との間のエリア(以下、エリア133とする)を加圧する。さらに、リリースノズル802からエアなどの流体を噴射する。これにより、基板Wはメンブレン13からリリースされ、ハンド601上に載置される。この点の詳細は後述する。   In this state, an area between the membrane 13 and the top ring main body 11 (hereinafter referred to as area 133) is pressurized. Further, a fluid such as air is ejected from the release nozzle 802. As a result, the substrate W is released from the membrane 13 and placed on the hand 601. Details of this point will be described later.

その後、図20(c)に示すように、基板Wが載置されたハンド601が下降するとともに、トップリング1が上昇する。   Thereafter, as shown in FIG. 20C, the hand 601 on which the substrate W is placed is lowered, and the top ring 1 is raised.

図20(b)におけるリリースを詳しく説明する。
図22は、リリース開始前の状態を模式的に示す図である。エリア133の加圧を開始する前は、基板Wがメンブレン13に吸着されており、したがってメンブレン13の上面とトップリング本体11の下面との間にほとんど隙間gはない。加圧開始前は、リリースノズル802から流体は噴射しない。
The release in FIG. 20B will be described in detail.
FIG. 22 is a diagram schematically showing a state before the start of release. Before the pressurization of the area 133 is started, the substrate W is adsorbed to the membrane 13, and therefore there is almost no gap g between the upper surface of the membrane 13 and the lower surface of the top ring body 11. Prior to the start of pressurization, no fluid is ejected from the release nozzle 802.

図23は、リリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア133の加圧を開始すると、メンブレン13が膨らんで、メンブレン13の上面とトップリング本体11と隙間gが徐々に大きくなる。すなわち、メンブレン13が下方に移動する。この状態でリリースノズル802から流体を噴射するが、流体は基板Wの下側に当たり、メンブレン13にはほとんど当たらない。つまり、図23はメンブレン13の膨らみが足りない状態、言い換えると、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gが小さすぎる状態である。   FIG. 23 is a diagram schematically illustrating a state after the start of release. When pressurization of the area 133 is started, the membrane 13 swells, and the upper surface of the membrane 13, the top ring body 11, and the gap g gradually increase. That is, the membrane 13 moves downward. In this state, the fluid is ejected from the release nozzle 802, but the fluid hits the lower side of the substrate W and hardly hits the membrane 13. That is, FIG. 23 shows a state where the membrane 13 is not sufficiently bulged, in other words, a state where the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11 is too small.

図24は、図23に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア133をさらに加圧すると、メンブレン13がさらに膨らんで、メンブレン13の上面とトップリング本体11との隙間gがより大きくなる。すなわち、メンブレン13がより下方に移動する。この状態でリリースノズル802から噴射される流体は、基板Wとメンブレン13との境界近辺に当たる。よって、基板Wとメンブレン13との間に流体が流れ込む。   FIG. 24 is a diagram schematically showing a state after the release start following FIG. When the area 133 is further pressurized, the membrane 13 further expands, and the gap g between the upper surface of the membrane 13 and the top ring body 11 becomes larger. That is, the membrane 13 moves downward. In this state, the fluid ejected from the release nozzle 802 hits the vicinity of the boundary between the substrate W and the membrane 13. Therefore, the fluid flows between the substrate W and the membrane 13.

このように、一定程度膨らんだメンブレン13と基板Wとの間に側方から流体が噴射される状態が継続することで、基板Wをメンブレン13から効果的にリリースさせることができる。つまり、図24はメンブレン13の膨らみが適切である状態、言い換えると、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gが適切である状態である。
しかしながら、必ずしも図24の状態を継続できるとは限らない。
Thus, the state in which the fluid is ejected from the side between the membrane 13 swelled to a certain extent and the substrate W continues, whereby the substrate W can be effectively released from the membrane 13. That is, FIG. 24 shows a state where the swelling of the membrane 13 is appropriate, in other words, a state where the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11 is appropriate.
However, the state of FIG. 24 cannot always be continued.

図25は、図24に引き続くリリース開始後の状態を模式的に示す図である。エリア133をさらに加圧すると、メンブレン13がさらに膨らんで、メンブレン13の上面とトップリング本体11との隙間gがさらに大きくなる。すなわち、メンブレン13がさらに下方に移動する。この状態でリリースノズル802から噴射される流体は、メンブレン13には当たるが、基板Wにはほとんど当たらない。つまり、図25はメンブレン13の膨らみが大きすぎる状態、言い換えると、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gが大きすぎる状態である。   FIG. 25 is a diagram schematically showing a state after the start of release following FIG. When the area 133 is further pressurized, the membrane 13 is further expanded, and the gap g between the upper surface of the membrane 13 and the top ring body 11 is further increased. That is, the membrane 13 moves further downward. In this state, the fluid ejected from the release nozzle 802 hits the membrane 13 but hardly hits the substrate W. That is, FIG. 25 shows a state where the swelling of the membrane 13 is too large, in other words, a state where the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11 is too large.

このように、確実に基板Wをリリースするには、メンブレン13の膨らみ(言い換えると、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間g)を制御する必要がある。そこで、本実施形態では、図24に示すようなメンブレン13の膨らみが適切な状態を保てるよう、次のようにしてエリア133の圧力制御を行う。   Thus, in order to reliably release the substrate W, it is necessary to control the swelling of the membrane 13 (in other words, the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11). Therefore, in the present embodiment, the pressure control of the area 133 is performed as follows so that the swelling of the membrane 13 as shown in FIG. 24 can be maintained in an appropriate state.

図26は、第3の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す図である。図6Aとの相違点として、流量計FSの計測値が制御部71に入力される。そして、制御部71は流量計FSの計測値に基づいて圧力調整器72、バルブV1〜V9、圧力レギュレータR1〜R9を制御する。   FIG. 26 is a diagram schematically showing the structure of the top ring 1 in the third embodiment. As a difference from FIG. 6A, the measurement value of the flow meter FS is input to the control unit 71. And the control part 71 controls the pressure regulator 72, valve | bulb V1-V9, and pressure regulator R1-R9 based on the measured value of the flowmeter FS.

リリースを行う際には、制御部71がバルブV1を開いてエリア131を若干加圧しつつ、バルブV10を開いてエリア131を大気開放する。第1の実施形態で説明したように、流量計FSで計測される流量は、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gの大きさに対応する。そして、隙間gの大きさはメンブレン13の膨らみに対応する。よって、制御部71は流量を監視することで適切にエリア133の圧力を制御する。   When performing the release, the control unit 71 opens the valve V1 to slightly pressurize the area 131, and opens the valve V10 to release the area 131 to the atmosphere. As described in the first embodiment, the flow rate measured by the flow meter FS corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11. The size of the gap g corresponds to the swelling of the membrane 13. Therefore, the control unit 71 appropriately controls the pressure in the area 133 by monitoring the flow rate.

図27は、リリース時のトップリング1の動作を示すフローチャートである。また、図28は、リリース時に流量計FSで計測される流量を模式的に示す図である。以下のようにして、制御部71は流量が上限閾値から下限閾値までの所定範囲に収まるようエリア133の圧力を制御する。流量が所定範囲に収まることは、図24に示すように、メンブレン13の膨らみが適切であることと対応する。言い換えると、メンブレン13の膨らみが適切となる流量の範囲を所定範囲として設定しておく。   FIG. 27 is a flowchart showing the operation of the top ring 1 at the time of release. FIG. 28 is a diagram schematically showing the flow rate measured by the flow meter FS at the time of release. As described below, the control unit 71 controls the pressure in the area 133 so that the flow rate falls within a predetermined range from the upper limit threshold to the lower limit threshold. The fact that the flow rate falls within the predetermined range corresponds to the appropriate swelling of the membrane 13, as shown in FIG. In other words, the range of the flow rate at which the swelling of the membrane 13 is appropriate is set as the predetermined range.

まず、制御部71が吸着エリア133の加圧を開始する(図27のステップS21、図28の時刻t20)。これに伴って流量が増加するが、制御部71は流量が上限閾値に達するまで吸着エリア133の加圧を継続する(ステップS22のNO,S21)。この加圧は連続的あるいは断続的にエアをエリア133に供給することで行われる。この間、メンブレン13が徐々に膨らみ、これに伴って流量も増加する(図28参照)。流量が下限閾値に達した(つまりメンブレン13の膨らみが適切になった)時刻t21以降、基板Wとメンブレン13との間にリリースノズル802から流体を噴射することができる。   First, the controller 71 starts pressurization of the suction area 133 (step S21 in FIG. 27, time t20 in FIG. 28). Accordingly, the flow rate increases, but the control unit 71 continues to pressurize the suction area 133 until the flow rate reaches the upper limit threshold (NO in step S22, S21). This pressurization is performed by supplying air to the area 133 continuously or intermittently. During this time, the membrane 13 gradually expands, and the flow rate increases accordingly (see FIG. 28). After time t21 when the flow rate reaches the lower limit threshold (that is, when the swelling of the membrane 13 becomes appropriate), the fluid can be ejected from the release nozzle 802 between the substrate W and the membrane 13.

流量が上限閾値に達すると(時刻t22、図27のステップS22のYES)、制御部71はメンブレン13の膨らみが十分と判断して、吸着エリア133の加圧を停止する(ステップS23)。具体的には、制御部71は吸着エリア133に対するエア供給を停止してもよいし、バルブV3を閉じてもよいし、エリア133を大気開放してもよい。あるいは、制御部71は吸着エリア133を減圧してもよい。   When the flow rate reaches the upper limit threshold (time t22, YES in step S22 in FIG. 27), the control unit 71 determines that the swelling of the membrane 13 is sufficient and stops pressurization of the adsorption area 133 (step S23). Specifically, the control unit 71 may stop air supply to the adsorption area 133, close the valve V3, or open the area 133 to the atmosphere. Alternatively, the controller 71 may depressurize the suction area 133.

吸着エリア133の加圧を停止すると、メンブレン13の膨らみが減少し、これに伴って流量が減少することもある。そこで、制御部71は、流量が下限閾値に達するまでは吸着エリア133の加圧を停止するが(ステップS24のNO,S23)、流量が下限閾値に達すると(ステップS24のYES、図28の時刻t23)、メンブレン13の膨らみが不足したと判断して、吸着エリア133の加圧を再開する(ステップS25)。   When the pressurization of the adsorption area 133 is stopped, the swelling of the membrane 13 decreases, and the flow rate may decrease accordingly. Therefore, the controller 71 stops pressurization of the adsorption area 133 until the flow rate reaches the lower limit threshold (NO in step S24, S23), but when the flow rate reaches the lower limit threshold (YES in step S24, FIG. 28). At time t23), it is determined that the swelling of the membrane 13 is insufficient, and pressurization of the suction area 133 is resumed (step S25).

以上を繰り返すことで、流量が所定範囲に収まり、メンブレン13の膨らみが適切となって、図24に示すように基板Wとメンブレン13との間に流体の噴射を継続できる。   By repeating the above, the flow rate falls within a predetermined range, the swelling of the membrane 13 becomes appropriate, and the ejection of fluid between the substrate W and the membrane 13 can be continued as shown in FIG.

図27に示すリリース動作は、予め定めた時間だけ継続してもよいし、リリース検知センサ(不図示)で基板Wがリリースされたことが検知された時点でリリース動作を終了してもよい。リリース検知センサは、例えばリテーナリングステーション800に固定された発光部および受光部で構成することができる。   The release operation shown in FIG. 27 may be continued for a predetermined time, or the release operation may be terminated when the release detection sensor (not shown) detects that the substrate W has been released. The release detection sensor can be composed of a light emitting unit and a light receiving unit fixed to the retainer ring station 800, for example.

なお、メンブレン13の膨らみを推定する別の手法として、吸着エリア133に供給したエアの積算量からメンブレン13の膨らみを推定することも考えられる。しかしながら、エアは、吸着エリア133に流入するだけでなく、途中の流路143、ロータリジョイント(不図示)の配管などにも流入する。そのため、エアの積算量から正確にメンブレン13の膨らみを推定することは困難である。   As another method for estimating the swelling of the membrane 13, it is also conceivable to estimate the swelling of the membrane 13 from the integrated amount of air supplied to the suction area 133. However, the air not only flows into the adsorption area 133 but also flows into the flow path 143 on the way, piping of a rotary joint (not shown), and the like. For this reason, it is difficult to accurately estimate the swelling of the membrane 13 from the integrated amount of air.

これに対し、本実施形態では、判定エリア131の流量すなわち単位時間当たりに流れるエアの体積を用いる。流量は、メンブレン13とトップリング本体11との間の隙間gの大きさに対応しており、この隙間gはメンブレン13の膨らみと対応している。そのため、メンブレン13の膨らみを正確に検知でき、適切な膨らみを維持できるよう精度よく吸着エリア133の圧力を調整できる。   On the other hand, in this embodiment, the flow rate of the determination area 131, that is, the volume of air flowing per unit time is used. The flow rate corresponds to the size of the gap g between the membrane 13 and the top ring body 11, and this gap g corresponds to the swelling of the membrane 13. Therefore, the swelling of the membrane 13 can be accurately detected, and the pressure in the adsorption area 133 can be adjusted with high accuracy so that the appropriate swelling can be maintained.

なお、図20〜図25では、リリースノズル802がリテーナリングステーション800に取り付けられる例を示した。リテーナリングステーション800は動かないため、リリースノズル802も固定である。別の例として、リテーナリングステーション800に代えて、いわゆるプッシャを用いて基板Wの受け渡しを行う場合には、プッシャにリリースノズルを取り付けてもよい。   20 to 25 show examples in which the release nozzle 802 is attached to the retainer ring station 800. Since the retaining ring station 800 does not move, the release nozzle 802 is also fixed. As another example, when the substrate W is transferred using a so-called pusher instead of the retainer ring station 800, a release nozzle may be attached to the pusher.

図29は、トップリング1から基板Wをリリースしてプッシャ160に受け渡す様子を模式的に示す側面図である。プッシャ160は、トップリングガイド161と、プッシャステージ162と、トップリングガイド161内に形成されたリリースノズル802’とを有する。基板Wをリリースする際には、プッシャ160が上昇してトップリング1に近づく。その他の動作はリテーナリングステーション800を用いる場合と同様である。プッシャ160を用いる場合、リリースノズル802’がプッシャ160とともに移動することになる。   FIG. 29 is a side view schematically showing how the substrate W is released from the top ring 1 and delivered to the pusher 160. The pusher 160 includes a top ring guide 161, a pusher stage 162, and a release nozzle 802 'formed in the top ring guide 161. When releasing the substrate W, the pusher 160 rises and approaches the top ring 1. Other operations are the same as when the retainer ring station 800 is used. When the pusher 160 is used, the release nozzle 802 ′ moves together with the pusher 160.

なお、第3の実施形態においても、流路141または流路150に圧力計を設置し、判定エリア131の流量に対応する圧力を計測してもよい。この場合、図28における「流量」を適宜「圧力」と読み替えればよい。   In the third embodiment, a pressure gauge may be installed in the flow channel 141 or the flow channel 150 to measure the pressure corresponding to the flow rate in the determination area 131. In this case, “flow rate” in FIG. 28 may be appropriately read as “pressure”.

(第4の実施形態)
次に説明する第4の実施形態は、メンブレン13の望ましい形状に関する。
図30は、エリア131近辺のトップリング本体11およびメンブレン13の断面図であり、同図の一点鎖線はトップリング本体11およびメンブレン13の中心を示している。図31は、エリア131近辺におけるメンブレン13を上方(トップリング本体11側)から見た図である。図32は、エリア131近辺におけるトップリング本体11を下方(メンブレン13側)から見た図である。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment to be described next relates to a desirable shape of the membrane 13.
FIG. 30 is a cross-sectional view of the top ring body 11 and the membrane 13 in the vicinity of the area 131, and the alternate long and short dash line in FIG. 30 indicates the centers of the top ring body 11 and the membrane 13. FIG. 31 is a view of the membrane 13 in the vicinity of the area 131 as viewed from above (top ring body 11 side). FIG. 32 is a view of the top ring body 11 in the vicinity of the area 131 as viewed from below (the membrane 13 side).

図30および図31に示すように、メンブレン13の上面におけるエリア131に相当する部分には、トップリング本体11に向かう環状の凸部131aが形成されていれる。   As shown in FIGS. 30 and 31, an annular convex portion 131 a toward the top ring body 11 is formed in a portion corresponding to the area 131 on the upper surface of the membrane 13.

また、図30および図32に示すように、トップリング本体11のエリア131に相当する部分には、環状の凹部11aが形成されている。そして、流路141と連通するトップリング本体11の孔21a(第1孔)は凹部11aの外側にあり、流路150と連通するトップリング本体11の孔21b(第2孔)は凹部11aの内側にある。   Further, as shown in FIGS. 30 and 32, an annular recess 11 a is formed in a portion corresponding to the area 131 of the top ring body 11. The hole 21a (first hole) of the top ring main body 11 that communicates with the flow path 141 is outside the recess 11a, and the hole 21b (second hole) of the top ring main body 11 that communicates with the flow path 150 corresponds to the recess 11a. On the inside.

メンブレン13における凸部131aは、トップリング本体11における凹部11aと対向する位置にあり、互いに係合可能である。   The convex portions 131a in the membrane 13 are at positions facing the concave portions 11a in the top ring body 11, and can be engaged with each other.

トップリング1が基板を保持していない場合、メンブレン13における凸部131aと、トップリング本体11における凹部11aとの間には隙間がある。一方、トップリング1が基板を吸着保持すると、この隙間はなくなるか、少なくとも狭くなる。すなわち、凸部131aおよび凹部11aはエリア131をシールするシール部と言える。   When the top ring 1 does not hold the substrate, there is a gap between the convex portion 131 a in the membrane 13 and the concave portion 11 a in the top ring body 11. On the other hand, when the top ring 1 holds the substrate by suction, this gap is eliminated or at least narrowed. That is, the convex portion 131 a and the concave portion 11 a can be said to be seal portions that seal the area 131.

また、図32に示すように、トップリング本体11には、放射状に延びる複数の溝11bが設けられる。これにより、エリア131内で圧力が伝搬しやすくなり、圧力を均一化できる。図32においては溝11bは凹部11aの内側に設けられているが、外側に設けてもよいし、エリア132などその他のエリアにも設けることでトップリング全体で圧力が伝搬しやすくなる。
凹部11aの深さは溝11bと同じかそれよりも深くし、凹部11aに当接できるように凸部131aの高さを設定することで、溝11bと凹部11aが干渉している場合でも凹部11aと凸部131aでシールすることが可能となる。
As shown in FIG. 32, the top ring body 11 is provided with a plurality of grooves 11b extending radially. Thereby, the pressure easily propagates in the area 131, and the pressure can be made uniform. In FIG. 32, the groove 11b is provided on the inner side of the recess 11a, but may be provided on the outer side or may be provided on other areas such as the area 132 so that the pressure can easily propagate through the entire top ring.
The depth of the concave portion 11a is the same as or deeper than that of the groove 11b, and the height of the convex portion 131a is set so that the concave portion 11a can come into contact with the concave portion 11a. It becomes possible to seal with 11a and the convex part 131a.

図33は、第1の実施形態で説明したように、流量計FSを用いた基板吸着判定を行う場合の圧力制御装置7の構成例を示す図である。なお、図6Aと同様であるが、流路141,150は、例えばロータリージョイント(不図示)を介してトップリング本体11に接続される。図6Aとの相違点として、本圧力制御装置7は流路141と流路150とをバイパスするバイパス流路151と、バイパスライン151上に設けられたバルブV20を有する。バルブV20を開くことで、圧力制御装置7は流路150から孔21bを介してエリア131の圧力を制御(例えば加圧)することもできる。   FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of the pressure control device 7 in the case where the substrate suction determination using the flow meter FS is performed as described in the first embodiment. In addition, although it is the same as that of FIG. 6A, the flow paths 141 and 150 are connected to the top ring main body 11 via a rotary joint (not shown), for example. As a difference from FIG. 6A, the pressure control device 7 includes a bypass channel 151 that bypasses the channel 141 and the channel 150, and a valve V <b> 20 provided on the bypass line 151. By opening the valve V20, the pressure control device 7 can also control (for example, pressurize) the pressure in the area 131 from the flow path 150 through the hole 21b.

上述した第1の実施形態における吸着判定では、判定エリア131を流路141を介して加圧するとともに、流路150を介して大気開放する。また、研磨時には判定エリア131を加圧する。これらの加圧について説明する。   In the adsorption determination in the first embodiment described above, the determination area 131 is pressurized via the flow path 141 and released to the atmosphere via the flow path 150. In addition, the determination area 131 is pressurized during polishing. These pressurizations will be described.

図34は、吸着判定時の加圧を説明する図である。図示のように、バルブV1,V10を開き、バルブV20を閉じる。これにより、第1の実施形態と同様に判定エリア131を流路141を介して加圧するとともに、流路150を介して大気開放できる。   FIG. 34 is a diagram illustrating pressurization at the time of adsorption determination. As shown, valves V1 and V10 are opened and valve V20 is closed. As a result, the determination area 131 can be pressurized via the flow path 141 and released to the atmosphere via the flow path 150 as in the first embodiment.

図35は、基板研磨時の加圧を説明する図である。図示のように、バルブV1,V20を開き、バルブV10を閉じる。これにより、流路141,150の両方から同時にエリア131が加圧される。すなわち、流路141から、凹部11aおよび凸部131aでシールされた環状部分の外側を加圧できる。また、流路150から、凹部11aおよび凸部131aでシールされた環状部分の内側を加圧できる。特に、図32に示すように溝11bを設けることで、シールされた環状部分の内側全体に圧力が伝搬される。   FIG. 35 is a diagram illustrating pressurization during substrate polishing. As illustrated, valves V1 and V20 are opened and valve V10 is closed. Thereby, the area 131 is pressurized simultaneously from both the flow paths 141 and 150. That is, the outside of the annular portion sealed by the concave portion 11a and the convex portion 131a can be pressurized from the channel 141. Moreover, the inside of the annular part sealed by the recessed part 11a and the convex part 131a can be pressurized from the flow path 150. FIG. In particular, by providing the groove 11b as shown in FIG. 32, the pressure is transmitted to the entire inside of the sealed annular portion.

さらに、吸着判定時の加圧圧力がシールされた環状部分の外側から作用し、シールされた環状部分の内側が大気開放されることから、基板Wの中心部が加圧されることがなく、基板Wの変形が抑制され、ストレスが小さくなる。   Furthermore, since the pressure applied during the adsorption determination acts from the outside of the sealed annular portion and the inside of the sealed annular portion is opened to the atmosphere, the central portion of the substrate W is not pressurized, The deformation of the substrate W is suppressed and the stress is reduced.

このようなトップリング本体11およびメンブレン13を用いることで、第1の実施形態で説明した吸着判定をより精度よく行うことができる。   By using such a top ring main body 11 and the membrane 13, the adsorption determination described in the first embodiment can be performed with higher accuracy.

図36は、吸着に成功した場合の基板W、メンブレン13およびトップリング本体11の断面を模式的に示す図であり、図12と対応している。図36から分かるように、基板吸着に成功した場合、メンブレン13の凸部131aがトップリング本体11の凹部11aと係合し、両者の隙間はほとんどなくなる。その結果、流量計FSで計測される流量が極めて小さくなり、判定の精度が向上する。   FIG. 36 is a diagram schematically showing cross sections of the substrate W, the membrane 13 and the top ring body 11 when the adsorption is successful, and corresponds to FIG. As can be seen from FIG. 36, when the substrate adsorption is successful, the convex portion 131a of the membrane 13 engages with the concave portion 11a of the top ring body 11, and the gap between the two is almost eliminated. As a result, the flow rate measured by the flow meter FS becomes extremely small, and the determination accuracy is improved.

このように、第4の実施形態では、メンブレン13に凸部131aを、トップリング本体11に凹部11aを設ける。そのため、凸部131aおよび凹部11aがシール部となって、基板吸着時にメンブレン13がトップリング本体11に密着する。そのため、基板吸着に成功したときの流量と失敗したときの流量との差が大きくなり、基板吸着判定の精度が向上する。
なお、凸部131aと凹部11aとで完全にシールされた状態が実現できるのが望ましいが、メンブレン13におけるある部分とトップリング本体におけるある部分とでほぼシールされた状態となればよい。
Thus, in 4th Embodiment, the convex part 131a is provided in the membrane 13, and the recessed part 11a is provided in the top ring main body 11. FIG. Therefore, the convex portion 131a and the concave portion 11a serve as a seal portion, and the membrane 13 adheres to the top ring main body 11 when the substrate is attracted. Therefore, the difference between the flow rate when the substrate suction is successful and the flow rate when the substrate suction is unsuccessful is increased, and the accuracy of the substrate suction determination is improved.
Although it is desirable that a state where the convex portion 131a and the concave portion 11a are completely sealed can be realized, it is sufficient that a certain portion of the membrane 13 and a certain portion of the top ring body are substantially sealed.

なお、本実施形態ではメンブレン13に凸部131aを、トップリング本体11に凹部11aを設けることとしたが、シール部として、メンブレン13に凹部131bを設け、トップリング本体11に凸部11cを設けてもよい(図37参照)。また、エリア131以外を判定エリアとする場合、その判定エリアにシール部としての凹部や凸部を設ければよい。   In the present embodiment, the convex portion 131a is provided on the membrane 13 and the concave portion 11a is provided on the top ring body 11. However, as the sealing portion, the concave portion 131b is provided on the membrane 13, and the convex portion 11c is provided on the top ring main body 11. (See FIG. 37). Further, when the area other than the area 131 is set as the determination area, a concave portion or a convex portion as a seal portion may be provided in the determination area.

また、第2の実施形態で説明したように、圧力計PSを用いた基板吸着判定を行う場合、図14と同様に、流路141に圧力計PSを設ければよい。   Further, as described in the second embodiment, when the substrate adsorption determination using the pressure gauge PS is performed, the pressure gauge PS may be provided in the flow channel 141 as in FIG.

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ことである。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とすべきである。   The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Therefore, the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be the widest scope according to the technical idea defined by the claims.

1 トップリング
7 圧力制御装置
71 制御部
72 圧力調整器
73 判定部
11 トップリング本体
11a 凹部
11b 溝
11c 凸部
12 リテーナリング
13 メンブレン
131〜138 エリア
13a 凸部
13b 凹部
141〜148,150 流路
151 バイパス流路
FS 流量計
PS 圧力計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Top ring 7 Pressure control apparatus 71 Control part 72 Pressure regulator 73 Determination part 11 Top ring main body 11a Concave part 11b Groove 11c Convex part 12 Retainer ring 13 Membrane 131-138 Area 13a Convex part 13b Concave part 141-148, 150 Flow path 151 Bypass channel FS Flow meter PS Pressure gauge

Claims (22)

トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記第3ラインを介して前記第2エリアを減圧し、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して流体を流通する制御部と、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備える基板保持装置。
The top ring body,
An elastic film having a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate;
A first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area;
A second line communicating with the first area and capable of exhausting from the first area;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
When the substrate is adsorbed to the second surface, the second area is decompressed via the third line, the first area is pressurized via the first line, and the second line is interposed. A control unit for circulating the fluid,
And a determination unit that determines whether the substrate is adsorbed to the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed to the second surface.
トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記弾性膜の前記第2面には孔が形成されていない、基板保持装置。
The top ring body,
An elastic film having a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate;
A first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area;
A second line communicating with the first area and capable of exhausting from the first area;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
A determination unit that determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed on the second surface ;
The substrate holding device, wherein no hole is formed in the second surface of the elastic film.
トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記第1面に、前記トップリング本体に向かう凸部が設けられ、
前記凸部は環状に形成されており、前記トップリング本体の前記第1ラインと連通する穴より外側に対応する位置にあり、前記トップリング本体の前記第2ラインと連通する穴より内側に対応する位置にある、基板保持装置。
The top ring body,
An elastic film having a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate;
A first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area;
A second line communicating with the first area and capable of exhausting from the first area;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
A determination unit that determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed on the second surface ;
The first surface is provided with a convex portion toward the top ring body,
The convex portion is formed in an annular shape, is located at a position corresponding to the outside of the hole communicating with the first line of the top ring body, and corresponds to the inside of a hole communicating with the second line of the top ring body. A substrate holding device in a position to perform.
トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記トップリング本体に、前記第1面に向かう凸部が設けられ、
前記凸部は環状に形成されており、前記トップリング本体の前記第1ラインと連通する穴より外側にあり、前記トップリング本体の前記第2ラインと連通する穴より内側にある、基板保持装置。
The top ring body,
An elastic film having a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate;
A first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area;
A second line communicating with the first area and capable of exhausting from the first area;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
A determination unit that determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed on the second surface ;
The top ring body is provided with a convex portion toward the first surface,
The convex portion is formed in an annular shape, and is located outside a hole communicating with the first line of the top ring body and inside a hole communicating with the second line of the top ring body. .
トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記測定値に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御する制御部と、を備える基板保持装置。
The top ring body,
An elastic film having a first surface that forms a plurality of areas between the top ring body and a second surface that is opposite to the first surface and can hold a substrate;
A first line communicating with a first area of the plurality of areas and capable of pressurizing the first area;
A second line communicating with the first area and capable of exhausting from the first area;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
And a controller that controls the pressure in the second area via the third line based on the measurement value.
前記制御部は、前記測定値が所定範囲に収まるよう、前記第2エリアの圧力を制御する、請求項5に記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 5, wherein the control unit controls the pressure in the second area so that the measurement value falls within a predetermined range. 前記制御部は、前記第2面に保持された基板をリリースする際、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して前記第1エリアに流体を流通し、前記測定値に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御する、請求項5または6に記載の基板保持装置。   When the controller releases the substrate held on the second surface, the controller pressurizes the first area via the first line and distributes the fluid to the first area via the second line. The substrate holding apparatus according to claim 5, wherein the pressure in the second area is controlled via the third line based on the measurement value. 前記制御部は、リリースノズルから所定位置に流体が噴射されるよう、前記第2エリアの圧力を制御する、請求項5乃至7のいずれかに記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 5, wherein the control unit controls the pressure in the second area so that fluid is ejected from the release nozzle to a predetermined position. 前記所定位置は、前記第2面と前記保持された基板との間である、請求項8に記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 8, wherein the predetermined position is between the second surface and the held substrate. 前記測定器は、前記第2ラインの流量を計測可能な流量計である、請求項1乃至9のいずれかに記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the measuring device is a flow meter capable of measuring a flow rate of the second line. 前記測定器は、前記第1ラインまたは前記第2ラインの圧力を計測可能な圧力計である、請求項1乃至10のいずれかに記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the measuring instrument is a pressure gauge capable of measuring the pressure of the first line or the second line. 前記判定部は、前記第2エリアの減圧開始から所定時間経過した後に、前記測定器で計測される測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する、請求項1に記載の基板保持装置。   The determination unit determines whether or not the substrate is adsorbed on the second surface based on a measurement value measured by the measuring device after a predetermined time has elapsed from the start of decompression of the second area. Item 2. The substrate holding apparatus according to Item 1. 前記第2エリアは前記第1エリアと隣接していない、請求項1乃至12のいずれかに記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 1, wherein the second area is not adjacent to the first area. 前記弾性膜の外周に設けられたリテーナリングを備える、請求項1乃至13のいずれかに記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 1, further comprising a retainer ring provided on an outer periphery of the elastic film. 前記リテーナリングは、内側リングと、その外側に設けられた外側リングと、を有する、請求項14に記載の基板保持装置。   The substrate holding apparatus according to claim 14, wherein the retainer ring includes an inner ring and an outer ring provided outside the inner ring. 請求項1乃至15の何れかに記載の基板保持装置と、
前記基板保持装置に保持された基板を研磨するように構成された研磨テーブルと、を備える基板研磨装置。
A substrate holding device according to any one of claims 1 to 15,
A substrate polishing apparatus comprising: a polishing table configured to polish a substrate held by the substrate holding apparatus.
基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第2エリアを減圧しつつ、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第2エリアとは異なる第1エリアを第1ラインを介して加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通し、その後、
前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記弾性膜の、前記第1面とは反対側にある第2面に基板が吸着されたか否かを判定する、基板保持装置における基板吸着判定方法。
The second area formed between the top ring main body and the first surface of the elastic film in the substrate holding device is decompressed, and formed between the top ring main body and the first surface of the elastic film, Pressurizing the first area different from the second area through the first line and circulating the fluid through the second line communicating with the first area ;
A substrate in a substrate holding device that determines whether or not the substrate is adsorbed on a second surface of the elastic film opposite to the first surface based on a measurement value corresponding to a flow rate of the first area. Adsorption determination method.
前記弾性膜の第1面に設けられた凸部が前記トップリング本体と密着して、前記第1エリアをシールする、請求項17に記載の基板吸着判定方法。   The substrate adsorption | suction determination method of Claim 17 which the convex part provided in the 1st surface of the said elastic film closely_contact | adheres to the said top ring main body, and seals the said 1st area. 前記弾性膜の第1面が前記トップリング本体に設けた凸部と密着して、前記第1エリアをシールする、請求項17に記載の基板吸着判定方法。   The substrate suction determination method according to claim 17, wherein the first surface of the elastic film is in close contact with a convex portion provided on the top ring body to seal the first area. 基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第1エリアを第1ラインを介して加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通しつつ
前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第1エリアとは異なる第2エリアの圧力を制御する、基板保持装置における圧力制御方法。
A first area formed between the top ring body and the first surface of the elastic film in the substrate holding device is pressurized through the first line and fluid is circulated through the second line communicating with the first area. while,
Based on the measured value corresponding to the flow rate of the first area, the pressure in the second area different from the first area, which is formed between the top ring body and the first surface of the elastic membrane, is controlled. , Pressure control method in substrate holding device.
第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体と、
前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記第1孔は前記複数のエリアのうちの第1エリアに位置しており、前記第1孔を介して前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第2孔は前記第1エリアに位置しており、前記第2孔を介して前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備え、
前記トップリング本体の前記第1エリアに対応する部分には、放射状に広がる溝が設けられる、基板保持装置。
A top ring body provided with a first hole and a second hole on the outer side and the inner side of the first part, respectively;
A second portion that can be engaged with the first portion is provided, and a first surface that forms a plurality of areas between the top ring main body and a substrate opposite to the first surface can be held. An elastic membrane having a second surface;
The first hole is located in a first area of the plurality of areas, and a first line capable of pressurizing the first area through the first hole;
The second hole is located in the first area, and a second line capable of exhausting from the first area through the second hole;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
A determination unit that determines whether the substrate is adsorbed on the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed on the second surface ;
A substrate holding apparatus, wherein a portion corresponding to the first area of the top ring body is provided with a radially expanding groove.
第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体と、
前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記第1孔は前記複数のエリアのうちの第1エリアに位置しており、前記第1孔を介して前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第2孔は前記第1エリアに位置しており、前記第2孔を介して前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、
前記第1ラインと前記第2ラインとをバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスライン上に設けられたバルブと、
前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部と、を備える基板保持装置。
A top ring body provided with a first hole and a second hole on the outer side and the inner side of the first part, respectively;
A second portion that can be engaged with the first portion is provided, and a first surface that forms a plurality of areas between the top ring main body and a substrate opposite to the first surface can be held. An elastic membrane having a second surface;
The first hole is located in a first area of the plurality of areas, and a first line capable of pressurizing the first area through the first hole;
The second hole is located in the first area, and a second line capable of exhausting from the first area through the second hole;
A measuring device whose measurement value changes based on the flow rate of the first area;
A third line communicating with a second area different from the first area of the plurality of areas and capable of pressurizing or depressurizing the second area;
A bypass line that bypasses the first line and the second line;
A valve provided on the bypass line;
And a determination unit that determines whether the substrate is adsorbed to the second surface based on the measurement value when the substrate is adsorbed to the second surface .
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