JP7074607B2 - 研磨装置用の治具 - Google Patents

Description

本願は、研磨装置用の治具に関する。

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

特開２００８－１１０４７１号公報 特開２００６－２５５８５１号公報 特開２００９－１３１９４６号公報

近年、デバイスの製造効率の点から基板の寸法が大きくなる傾向にある。ＣＭＰ装置においては、基板の寸法が大きくなると、基板を保持するためのトップリングも大きくなり、また重量も増加してきている。ＣＭＰ装置をメンテナンスするときに、基板を保持するためのトップリングの一部または全部を取り外すことがある。トップリングの寸法や重量が大きくなってくると、トップリングの取り外し、取り付け作業が困難になってくる。そこで、本願は、トップリングの取り外し、取り付け作業を支援するための治具を提供することを１つの目的とする。

一実施形態によれば、基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部の着脱を行うための治具が提供され、係る治具は、外された状態のトップリングの少なくとも一部を支持するための可動プレートと、トップリングに対して治具を所定位置に位置合わせするための、トップリングに係合するように構成された複数のポストと、前記可動プレートをトップリングに近づく方向に、および、トップリングから離れる方向に移動させるための駆動機構と、を有する。

一実施形態による、研磨装置を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧するトップリングの模式的な断面図である。 一実施形態による、トップリングの詳細な構造を示す断面図である。 図３に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面図である。 図３に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面斜視図である。 図５に示されるトップリングにおいて、下部材が分離した状態を示す図である。 一実施形態による、治具を示す斜視図である。 図７に示される治具の上面図である。 図７に示される治具の下面図である。 図８に示される矢印１０の方向から見た治具の断面図である。 図８に示される矢印１１の方向から見た治具の断面図である。 図１１に示される領域１２の部分を拡大して示す図である。 図８に示される矢印１３の方向から見た治具の断面図である。 図８に示される矢印１４の方向から見た治具の断面図である。 図８に示される可動プレートを取り外した状態の治具を示す上面図である。 一実施形態による、治具の圧力室に流体を供給するための流体供給機構を概略的に示す図である。 一実施形態による、治具を用いてトップリングの下部材を上部材および中間部材に取り付けるとき、または、下部材を上部材および中間部材から取り外すときの様子を示す上面図である。 一実施形態による、延長テーブルを概略的に示す斜視図である。 一実施形態による、下部材を保持する治具がトップリングの真下にあるときの様子を示す側面図である。 一実施形態による、治具を用いてトップリングから下部材を取り外すときの方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、治具を用いてトップリングの下部材を、上部材および中間部材に取り付けるときの方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、治具の可動プレートの上に、トップリングの下部材が載せられた状態を示す斜視図である。

以下に、本発明に係る研磨装置および研磨装置に用いる治具の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は一実施形態による、研磨装置３００を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、研磨装置３００は、研磨テーブル３５０と、トップリング３０２と、を備える。研磨テーブル３５０は、図示していない駆動源によって回転駆動される。研磨テーブル３５０には、研磨パッド３５２が貼り付けられる。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。トップリング３０２は、基板ＷＦを保持して研磨パッド３５２に押圧する。トップリング３０２は、図示していない駆動源によって回転駆動される。基板ＷＦは、トップリング３０２に保持されて研磨パッド３５２に押圧されることによって研磨される。

一実施形態において、研磨パッド３５２の表面には溝が設けられる。かかる溝は、研磨パッド３５２の表面に供給された研磨液の流れを制御するためのものである。溝の大きさや深さ、断面形状、パターンは任意である。

図１に示されるように、研磨装置３００は、研磨パッド３５２に研磨液又はドレッシング液を供給するための研磨液供給ノズル３５４を備える。研磨液は、例えば、スラリである。ドレッシング液は、例えば、純水である。また、図１に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。
研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。また、研磨装置３００は、研磨パッド３５２のコンディショニングを行うためのドレッサ３５６を備える。また、研磨装置３００は、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

トップリング３０２は、トップリングシャフト１８によって支持される。トップリング３０２は、図示していない駆動部によって、一例として矢印ＡＢで示すように、トップリングシャフト１８の軸心周りに回転するようになっている。また、トップリングシャフト１８は、図示しない駆動機構により、上下方向に移動可能である。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１に支持される。研磨テーブル３５０は、図示していない駆動部によって、一例として矢印ＡＣで示すように、テーブルシャフト３５１の軸心周りに回転するようになっている。

基板ＷＦは、トップリング３０２の研磨パッド３５２と対向する面に真空吸着によって保持されて搬送される。研磨時には、研磨液供給ノズル３５４から、および／または研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の研磨面に研磨液が供給される。また、研磨時には、研磨テーブル３５０及びトップリング３０２が回転駆動される。基板ＷＦは、トップリング３０２によって研磨パッド３５２の研磨面に押圧されることによって研磨される。

図１に示されるように、トップリングシャフト１８は、アーム３６０に連結されており、アーム３６０は、回転軸３６２を中心に揺動可能である。基板ＷＦの研磨中に、トップリング３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。また、基板ＷＦの研磨中に、基板ＷＦが研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うようにアーム３６０を固定または揺動させてもよい。

次に、一実施形態による研磨装置３００におけるトップリング３０２について説明する。図２は、一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧するトップリング３０２の模式的な断面図である。図２おいては、トップリング３０２を構成する主要構成要素だけを模式的に図示している。

図２に示されるように、トップリング３０２は、基板ＷＦを研磨面３５２ａに対して押圧するトップリング本体２と、研磨面３５２ａを直接押圧するリテーナ部材３とを有する。トップリング本体２は概略四角形の平板状の部材からなり、リテーナ部材３はトップリング本体２の外周部に取り付けられている。一実施形態において、リテーナ部材３は細長い長方形の板状の部材である。一実施形態においては、リテーナ部材３は、４本の板状の部材が四角形のトップリング本体２の各辺の外側に設けられている。トップリング本体２の下面には、基板の裏面に接触する弾性膜（メンブレン）４が取り付けられている。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成される。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、金型を使用してゴム材から形成することができる。

弾性膜（メンブレン）４は同心状の複数の隔壁４ａを有し、これら隔壁４ａによって、弾性膜４の上面とトップリング本体２の下面との間に円形状のセンター室５、センター室５を囲う四角の環状のリプル室６、リプル室６を囲う四角の環状の中間室７、中間室７を囲う四角の環状のアウター室８、アウター室８を囲う四角の環状のエッジ室９が形成されている。すなわち、トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成されている。図２に示されるように、トップリング本体２内には、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５がそれぞれ形成されている。そして、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５は、ロータリージョイント３２３を介して各種の流体源や真空源に接続されている。

一実施形態において、弾性膜４には、リプル室６に連通し基板ＷＦをトップリング３０２に真空吸着させるための真空吸着孔が形成されている。真空吸着孔は図示しない通路に連通し、真空源に連結される。真空吸着孔を介して、基板ＷＦをトップリング３０２の弾性膜４に対して真空吸着させることができる。

また、リテーナ部材３の上にも弾性膜からなるリテーナ部材加圧室１０が形成されており、リテーナ部材加圧室１０は、トップリング本体２内に形成された流路１６に接続されている。

図２に示すように構成されたトップリング３０２においては、上述したように、トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成されており、それぞれの圧力を独立に調整することができる。このような構造により、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押圧する押圧力を基板ＷＦの領域毎に調整でき、かつリテーナ部材３が研磨パッド３５２を押圧する押圧力を調整できる。

図３は、一実施形態によるトップリング３０２の詳細な構造を示す断面図である。図３は、図１に示されるトップリング３０２を矢印３－３に沿って切り出した断面図に相当する。図３に示される実施形態において、トップリング３０２は、トップリング本体２およびリテーナ部３８０を有する。トップリング本体２は、四角形の板状の上部材３０３と、上部材３０３の下面に取り付けられた中間部材３０４と、中間部材３０４の下面に取り付けられた下部材３０６とを備えている。リテーナ部３８０は、上部材３０３の外周部に取り付けられている。上部材３０３は、ボルト３０８などによりトップリングシャフト１８に連結される。また、中間部材３０４は、ボルト３０９などにより上部材３０３に連結される。下部材３０６は、ボルト３１０などにより上部材３０３に連結される。上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６は、金属材料やプラスチック材料から形成することができる。一実施形態において、上部材３０３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、中間部材３０４および下部材３０６はプラスチック材料から形成される。

図３に示されるように、下部材３０６の下面には、基板ＷＦの裏面に接触する弾性膜４が取り付けられている。この弾性膜４は、図示のように同心の３つのホルダ３１６（中心部は薄い円柱状部材、その周囲の２個は四角の環状部材）により下部材３０６の下面に取り付けられる。ホルダ３１６は、ボルト３１１などにより下部材３０６に固定され、ホルダ３１６と下部材３０６とにより弾性膜４を挟むことで弾性膜４を下部材３０６の下面に取り付けることができる。

図３に示されるように、弾性膜４および下部材３０６の下面により、センター室５、リ
プル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９が画定されている。図２に示されるように、センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９には、それぞれ流路１１、１２、１３、１４、１５が連絡しており、これらの流路を介して流体をセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９に供給して、各室５，６，７，８，９の内部圧力を独立して制御することができる。そのため、基板ＷＦを研磨するときに、基板ＷＦのエリア領域ごとに、研磨パッド３５２への接触圧力を制御することができる。

図４は、図３に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面図である。図５は、図３に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面斜視図である。図示のように、上部材３０３の外周部には、リテーナ部３８０が設けられている。図示のように、上部材３０３の外周部の下面には上部ハウジング４０２が連結されている。一実施形態において、上部ハウジング４０２は、シールパッキンなどを介して上部材３０３にボルトなどで固定することができる。上部ハウジング４０２の下面には、下部ハウジング４０４が備えられている。一実施形態においては、上部ハウジング４０２および下部ハウジング４０４は、全体として四角の環状の部材であり、一例としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂から形成することができる。下部ハウジング４０４の内部には、円筒形のシリンダ４０６が画定されている。シリンダ４０６内には、ダイアフラム４０８が配置されている。一実施形態において、ダイアフラム４０８はゴム材から形成される。ダイアフラム４０８は、上部ハウジング４０２と下部ハウジング４０４とにより挟むことで固定される。シリンダ４０６の内部空間は、ダイアフラム４０８により上部空間と下部空間とに仕切られている。下部ハウジング４０４のダイアフラム４０８内には、ピストン４１０が配置されている。ピストン４１０の一端は、ダイアフラム４０８の下面に接触している。また、ピストン４１０の他端は、下部ハウジング４０４の下側から出て、リテーナ支持ガイド４１２に接触している。一実施形態において、ピストン４１０は、ＰＰＳ樹脂から形成することができる。

上部ハウジング４０２には、通路４０３（図２では流路１６として示されている）が設けられている。通路４０３は図示しない流体源に接続されている。通路４０３を通って、流体源から流体（たとえば空気または窒素）を下部ハウジング４０４のシリンダ４０６の上部空間内に供給することができる。シリンダ４０６の上部空間内に流体が供給されると、ダイアフラム４０８が下方向に膨らんでピストン４１０を下方向に移動させる。ピストン４１０が下方向に移動することで、リテーナ支持ガイド４１２を下方向に移動させることができる。

一実施形態において、図４、図５に示されるように、上部ハウジング４０２の外側側面からリテーナ支持ガイド４１２の外側側面に渡ってバンド４１４が取り付けられている。バンド４１４は、リテーナ支持ガイド４１２の下部ハウジング４０４に対する変位を許容するとともに、下部ハウジング４０４とリテーナ支持ガイド４１２との間の空間に研磨液などを浸入するのを防止する。

図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の下面には、リテーナガイド４１６が取り付けられている。一実施形態において、図示のように、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間にはゴム材などからなるシールパッキン４１５が配置されている。図示のようにリテーナガイド４１６の下面には、リテーナ部材３が取り付けられる。図５に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、ボルトにより固定することができる。リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、全体として四角の環状の部材である。一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、リテーナ部材３は、ＰＰＳ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などから形成される。上述のよう
に、下部ハウジング４０４内のピストン４１０によりリテーナ支持ガイド４１２が下方向に移動されることで、リテーナ部材３が下方向に移動される。

一実施形態において、トップリング３０２は、リテーナ部材３を上下方向に変位可能に案内し、且つ、リテーナ部材３の横方向に変位することを禁止するように支持する、リテーナ案内装置を備える。一実施形態において、図４、図５に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、支持ローラ４５０により支持および案内されて、上下方向に移動可能である。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の内側側面には、支持パッド４１８が固定されている。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８が支持ローラ４５０に接触および支持された状態で、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３が上下方向に移動する。なお、一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８と支持ローラ４５０との間にはわずかに隙間ができるように構成してもよい。一実施形態において、支持パッド４１８は、ＰＰＳ樹脂や塩化ビニル樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などから形成することができる。

図４、図５に示されるように、トップリング本体２の下部材３０６には、リテーナ支持フレーム４２０が固定されている。図５に示されるように、リテーナ支持フレーム４２０は、ボルト４２２により下部材３０６に固定される。図４、図５に示されるように、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間には、シールパッキン４１５が挟まれている。図示のように、シールパッキン４１５は、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間の領域から、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間の領域まで延びている。また、シールパッキン４１５は、トップリング本体２からリテーナ部３８０に渡って延びるともいえる。そのため、シールパッキン４１５は、トップリング本体２とリテーナ部３８０との間から研磨液などがトップリング３０２の内部に浸入することを防止することができる。

図５に示されるように、リテーナ支持フレーム４２０にはシャフト４２４が固定されている。一実施形態において、シャフト４２４は、ボルトなどによりリテーナ支持フレーム４２０に固定されている。シャフト４２４は、トップリング本体２が基板ＷＦを保持する面に平行に延びる。また、シャフト４２４は、略四角形のトップリング本体２の四角形の辺に平行な方向に延びるともいえる。一実施形態において、低摺動軸受を介して、シャフト４２４の周囲に支持ローラ４５０が取り付けられている。そのため、支持ローラ４５０は、シャフト４２４を中心に自由に回転可能である。一実施形態において、シャフト４２４および支持ローラ４５０は、ＳＵＳなどの金属から形成される。一実施形態において、低摺動軸受は、含油ポリアセタールから形成される。一実施形態において、低摺動軸受は、円筒ころ軸受であってもよい。一実施形態において、支持ローラ４５０は、四角の環状のリテーナ部３８０の各辺に沿って複数設けられる。

また、上述の実施形態において、トップリングシャフト１８の回転力は、上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６に伝達される。さらに、回転力は下部材３０６に固定されたリテーナ支持フレーム４２０から支持ローラ４５０に伝達され、支持ローラ４５０から支持パッド４１８を通じてリテーナ部３８０に伝達される。そのため、トップリング３０２のトップリング本体２の回転力は支持ローラ４５０を通じてリテーナ部３８０へ伝達される。

また、上述の実施形態において、通路４０３を通じてシリンダ４０６に流体を供給して、ダイアフラム４０８によりピストン４１０を駆動することで、リテーナ部材３を上下方向に移動させて研磨パッド３５２に対して押し付けることができる。また、シリンダ４０６に供給する流体の圧力により、リテーナ部材３の研磨パッド３５２への押しつけ圧力を
制御することができる。上述の実施形態においては、リテーナ部材３が上下方向に移動するとき、支持ローラ４５０により案内されて移動する。そのため、支持ローラ４５０と支持パッド４１８との間の抵抗を小さくすることができる。

上述の実施形態によるトップリング３０２は、ボルト３１０により下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４から取り外すことができる。たとえば、研磨装置３００のメンテナンスを行うときに、下部材３０６をトップリング３０２から取り外して、弾性膜４、リテーナ部材３、および支持ローラ４５０などを交換することができる。図６は、図３に示されるトップリング３０２において、下部材３０６が分離した状態を示す図である。なお、図６に示される実施形態においては、下部材３０６および下部材３０６に固定されるリテーナ支持フレーム４２０、支持ローラ４５０、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、リテーナ部材３なども一緒に分離される。

研磨装置において、トップリングから一部を取り外すために治具を用いることがある。以下において、トップリング３０２の下部材３０６を、上部材３０３および中間部材３０４から取り外すとき、および、下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４に取り付けるときに使用することができる治具について説明する。一実施形態において、治具は、下部材３０６を保持することができるように構成される。一実施形態において、治具は、保持している下部材３０６を昇降させることができるように構成される。一実施形態において、治具は、下部材３０６を保持した状態で、研磨テーブル３５０上を移動することができるように構成される。

図７は、一実施形態による治具５００を示す斜視図である。図８は、図７に示される治具５００の上面図である。図９は、図７に示される治具５００の下面図である。図１０は、図８に示される矢印１０の方向から見た治具５００の断面図である。図１１は、図８に示される矢印１１の方向から見た治具５００の断面図である。図１２は、図１１に示される領域１２の部分を拡大して示す図である。図１３は、図８に示される矢印１３の方向から見た治具５００の断面図である。図１４は、図８に示される矢印１４の方向から見た治具５００の断面図である。図２２は、一実施形態による、治具５００の可動プレート５０４の上に、トップリング３０２の下部材３０６が載せられた状態を示す斜視図である。

図示の実施形態による治具５００は、ベースプレート５０２を備える。ベースプレート５０２の上には、可動プレート５０４が搭載されている。可動プレート５０４は、後述のように、トップリング３０２の下部材３０６を支持することができるように構成される。また、後述するように、可動プレート５０４は高さ方向（可動プレート５０４の面に垂直な方向）に移動可能に構成される。可動プレート５０４は、平面視した場合に下部材３０６と同様の形状であり、また、下部材３０６と同程度の面積を備えるように形成される。図示の実施形態においては、トップリング３０２は四角形であるので、可動プレート５０４も四角形である。他の実施形態として、トップリング３０２および下部材３０６が円形であるならば、可動プレート５０４も下部材３０６と同程度の寸法の円形の可動プレート５０４とすることができる。

図示の実施形態において、治具５００はハンドル５５０を備える。図示の実施形態において、２つのハンドル５５０がベースプレート５０２に連結されている。作業者は、ハンドル５５０により治具５００を持ち運びすることができる。

図示の実施形態において、治具５００はローラ５５２を備える。図示の実施形態においては、４つのローラ５５２がベースプレート５０２に取り付けられている。ローラ５５２は回転可能に構成されており、ローラ５５２により治具５００を研磨テーブル３５０上で移動させることができる。図示の実施形態において、４つのローラ５５２はいずれも同一
方向に取り付けられている。そのため、治具５００は、基本的には直線方向にのみ移動可能である。図示の実施形態において、治具５００は、ローラ５５２の回転を防止するためのブレーキパッド５５６およびブレーキパッド５５６をローラ５５２に押し付けるためのブレーキボルト５５８を備える（図１０）。図示の実施形態においては、図８の下側（「メンテナンス側」ともいう）の２つのローラ５５２にだけブレーキパッド５５６およびブレーキボルト５５８が備えられている。ブレーキボルト５５８を回して前進させることでブレーキパッド５５６をローラ５５２に押し付けて、ローラ５５２の回転を防止することができる。なお、本明細書で開示される治具５００は、研磨パッド３５２が配置されていない状態の研磨テーブル３５０の上に配置させてもよく、また、研磨テーブル３５０の上に配置された研磨パッド３５２の上に配置させてもよい。そのため、本明細書および図面においては、研磨テーブル３５０上、あるいは研磨テーブル３５０の表面などという場合、研磨パッド３５２が無い状態における研磨テーブル３５０の上または表面と、研磨テーブル３５０に配置された研磨パッド３５２の上または表面との両方を含む。たとえば、研磨テーブル３５０上に治具５００が配置される、などという場合、研磨パッド３５２が無い状態で研磨テーブル３５０の上に直接に治具５００が配置される場合と、研磨テーブル３５０に配置された研磨パッド３５２の上に治具５００が配置される場合との両方の場合を含む。

図示の実施形態において、治具５００は、複数のポスト５５４Ａ、５５４Ｂを備える。図示の実施形態においては、対向する２辺にそれぞれ２つのポスト５５４Ａが設けられ、他の辺に１つのポスト５５４Ｂが配置されている。図示の実施形態においては、メンテナンス側のポスト５５４Ｂが配置されている。これらのポスト５５４Ａ、５５４Ｂは、治具５００を研磨テーブル３５０上でトップリング３０２の下に移動させるときに、治具５００をトップリング３０２の真下に案内するためのものである。治具５００を研磨テーブル３５０上でトップリング３０２の真下に移動させるとき、４つのポスト５５４Ａがトップリング３０２の上部材３０３に係合することで治具５００をトップリング３０２に向かって直線的に案内し、ポスト５５４Ｂが上部材３０３に係合することで、治具５００のトップリング３０２の真下の位置で停止させる。なお、ポスト５５４Ａ、５５４Ｂは、トップリング３０２の上部材３０３に直接に係合せずに、上部材３０３に固定されている他の部材、たとえば上部ハウジング４０２または下部ハウジング４０４に係合するように構成されてもよい。

図１１、１２、１４に示されるように、一実施形態による治具５００において、ベースプレート５０２と可動プレート５０４との間に弾性膜５０６が配置されている。図示のように、ベースプレート５０２と弾性膜５０６の間には圧力室５０８が形成されている。図１５は、図８に示される可動プレート５０４を取り外した状態の治具５００を示す上面図である。なお、図１５において、可動プレート５０４が配置される位置は破線で示されている。図示の実施形態において、弾性膜５０６は環状のシートの形態である。弾性膜５０６は、ホルダ５１０によりベースプレート５０２に固定される。図示の実施形態おいて、環状の弾性膜５０６は外周部において、環状のホルダ５１０Ａとベースプレート５０２とにより挟まれてベースプレート５０２に固定され、内周部において、環状のホルダ５１０Ｂとベースプレート５０２との間に挟まれてベースプレート５０２に固定される。図示のように、ホルダ５１０Ａ、５１０Ｂは、ネジ５１１Ａ、５１１Ｂによりベースプレート５０２に固定することができる。

一実施形態において、治具５００は、ベースプレート５０２と弾性膜５０６との間に形成される圧力室５０８に流体を供給するための通路５１２を備える。図１４に示されるように、ベースプレート５０２には、通路５１２ａが形成されている。通路５１２ａの一端は、ベースプレート５０２と弾性膜５０６との間に形成される圧力室５０８に開口している。図９、１４に示されるように、ベースプレート５０２の下面には、ベースプレート５
０２の通路５１２ａからポスト５５４Ｂの下面まで延びるカバープレート５１３が取り付けられている。図１４に示されるように、カバープレート５１３は、パッキン５１５を介してベースプレート５０２に取付られている。図１４に示されるように、カバープレート５１３にはベースプレート５０２の通路５１２ａに連通する通路５１２ｂが形成されている。カバープレート５１３の通路５１２ｂは、ポスト５５４Ｂ内に形成された通路５１２ｃに連通している。ポスト５５４Ｂの通路５１２ｃの端部は、後述のように流体源に接続可能である。一実施形態において、図１４に示されるように通路５１２は、ベースプレート５０２からポスト５５４Ｂの内部に延びている。図示の実施形態において、ポスト５５４Ｂには切換弁５１４を介してチューブ５１６に接続されている。チューブ５１６における切換弁５１４の反対側の端部にはカプラ５１８が接続されている。カプラ５１８には、たとえば空気または窒素などの流体源または流体供給回路が接続される。図示の実施形態において、チューブ５１６および通路５１２から空気または窒素などの流体を圧力室５０８に供給することができる。圧力室５０８の圧力が大きくなると弾性膜５０６が上方に膨張して、その上にある可動プレート５０４を上方に移動させる。

図示の実施形態において、ベースプレート５０２には中心付近に貫通孔５２０が形成されている。また、可動プレート５０４も同様に中心付近に貫通孔５２２が形成されている。ベースプレート５０２の貫通孔５２０と、可動プレート５０４の貫通孔５２２は、同心状に形成されている。図１１、１２の実施形態において、可動プレート５０４の貫通孔５２２と同心になるように可動プレート５０４の下にストッパ５２４が取り付けられている。図示の実施形態において、ストッパ５２４は円筒形の部材である。ストッパ５２４は、図示のようにネジ５２８により可動プレート５０４に固定される。円筒形のストッパ５２４は、ベースプレート５０２の貫通孔５２０の中を延びるように構成される。図１１、１２に示されるように円筒形のストッパ５２４における可動プレート５０４の反対側の端部は半径方向外側に広がるフランジ５２６を備える。ストッパ５２４は可動プレート５０４に固定されているので、ストッパ５２４は可動プレート５０４とともに移動する。フランジ５２６の直径は、ベースプレート５０２の貫通孔５２０の直径よりも大きい。あるいは、フランジ５２６の直径は、ベースプレート５０２に固定されていて、貫通孔５２０より内側に張り出している部材の直径よりも大きい。図１１、１２に示される実施形態において、ベースプレート５０２の貫通孔５２０付近には、ホルダ５１０Ｂが取り付けられており、ホルダ５１０Ｂは、一部が貫通孔５２０より内側に張り出している。そのため、可動プレート５０４が上方に移動すると、ストッパ５２４のフランジ５２６が、ベースプレート５０２に固定されたホルダ５１０Ｂに接触する。そのため、ストッパ５２４は、可動プレート５０４の移動を所定の範囲内に制限することができる。他の実施形態において、ストッパ５２４のフランジ５２６が、ベースプレート５０２に接触するように構成してもよい。

一実施形態において、図７、８、１３に示されるように、ベースプレート５０２には、複数のガイドピン５３０が取り付けられている。ガイドピン５３０は、ベースプレート５０２から上方向に突出している。また、図示のようにガイドピン５３０は、ネジ５３２によりベースプレート５０２に固定されている。ガイドピン５３０は２つ以上設けられることが好ましい。図示の実施形態においては、ガイドピン５３０は２つ設けられている。図１３に示されるように、可動プレート５０４において、ガイドピン５３０の対応する位置に貫通孔５３４が設けられている。図示のようにガイドピン５３０は、可動プレート５０４が下降した位置にあるときに、貫通孔５３４内に配置される。そのため、ガイドピン５３０は、可動プレート５０４が下降するときに可動プレート５０４を位置決めする機能を持つ。

図示の実施形態による治具５００において、ベースプレート５０２の下面には、複数の足パッド５４０が設けられている。図示の実施形態による治具５００においては、図９に
示されるように、４個の足パッド５４０が設けられている。足パッド５４０の最下面は、ローラ５５２の最下面よりもわずかに高い位置になるように構成される。足パッド５４０は、治具５００が、可動プレート５０４上に下部材３０６を保持して下部材３０６を上昇させるときの反力によりベースプレート５０２が下方向に押された時に、足パッド５４０が研磨テーブル３５０に接触して、反力を支える機能を持つ。一方で、可動プレート５０４を駆動していないときは、足パッド５４０の最下面は、ローラ５５２の最下面よりもわずかに高い位置になるように構成されるので、ローラ５５２により治具５００を研磨テーブル３５０上で移動可能である。尚、ローラ５５２と足パッド５４０の材質は研磨パッド３５２に影響を与えないプラスチックなど樹脂製が好ましい。

図１６は、一実施形態による、治具５００の圧力室５０８に流体を供給するための流体供給機構を概略的に示す図である。図１６に示されるように、流体供給機構は、流体源５６０に連結された管路５６２を備える。供給される流体は、たとえば圧縮空気や窒素とすることができる。また、流体源５６０は、研磨装置３００内に設けてもよく、研磨装置３００の外部に設けられた流体源としてもよい。図１６に示されるように、管路５６２には減圧弁５６４が設けられる。減圧弁５６４は、管路５６２内の圧力を低下させ、排気させるためのものである。また、管路５６２には、可変絞り弁５６６が設けられ。可変絞り弁５６６は、５６２内の流量を制御するための弁である。さらに、管路５６２には三方弁５６８が設けられる。三方弁５６８の一方は排気側であり、もう一方は、カプラ５７０側の管路５６２に連結されている。カプラ５７０は、治具５００のカプラ５１８に連結可能である。カプラ５７０と三方弁５６８の間にはリリーフ弁５７２が設けられており、治具５００の弾性膜５０６に過剰な圧力がかからないようにすることができる。リリーフ弁５７２は無くてもよい。

図１７は、一実施形態による、治具５００を用いてトップリング３０２の下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４に取り付けるとき、または、下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４から取り外すときの様子を示す上面図である。図１７において、アーム３６０を旋回させてトップリング３０２がメンテナンス位置になるように配置されている。

図１７に示されるように、治具５００は、研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）に配置される。図１７に示される実施形態において、治具５００および下部材３０６は、研磨テーブル３５０に対して大きいので、治具５００の一部が研磨テーブル３５０からはみ出す。そのため、延長テーブル５８０が配置される。図１８は、延長テーブル５８０を概略的に示す斜視図である。延長テーブル５８０は、治具５００が研磨テーブル３５０からはみ出した部分を、研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）と同じ高さで支持するためのものである。図１８において、研磨テーブル３５０の外形が破線で示されている。図１８に示されるように、延長テーブル５８０の一端部は研磨テーブル３５０上に配置される。延長テーブル５８０は、高さ調整機構などを備えるものとすることができる。

図１７に示されるように、治具５００を研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）に配置したら、治具５００を移動させて、トップリング３０２の真下に移動させることができる。図１９は、下部材３０６を保持する治具５００がトップリング３０２の真下にあるときの様子を示す側面図である。図１９に示される状態で、治具５００の圧力室５０８に流体を供給して可動プレート５０４を上昇させることで、可動プレート５０４の上に保持されている下部材３０６を、上部材３０３および中間部材３０４に向けて移動させることができる。

図２０は、一実施形態による、治具５００を用いてトップリング３０２から下部材３０
６を取り外すときの方法を示すフローチャートである。図２０に示されるように、まず研磨装置３００の各構成物、たとえばトップリング３０２、研磨液供給ノズル３５４、アトマイザ３５８、ドレッサ３５６などをそれぞれメンテナンス位置へ移動させる（Ｓ１０２）。次に、トップリング３０２からバンド４１４（図４、５）を取り外す（Ｓ１０４）。次に、治具５００を研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）の上に載せる（Ｓ１０６）。このとき、必要であれば延長テーブル５８０を使用してもよい。次に、治具５００のカプラ５１８を、流体供給機構のカプラ５７０に接続する（Ｓ１０８）。次に、治具５００をトップリング３０２の真下に移動させる（Ｓ１１０）。次に、治具５００が動かないように治具５００を固定する（Ｓ１１２）。具体的には、ブレーキボルト５５８を回してブレーキパッド５５６をローラ５５２に押し当ててローラ５５２を固定する。

次に、流体供給機構（図１６）の三方弁５６８の流路を切り替えて、流体源５６０から流体を管路５６２に流して治具５００の方へ導く（Ｓ１１４）。次に、治具５００の切換弁５１４を開いて、圧力調整された状態の流体を通路５１２を通じて治具５００の圧力室５０８に供給する（Ｓ１１６）。圧力室５０８に流体が供給されると弾性膜５０６が上に押し上げられ、可動プレート５０４が上方向に移動して、トップリング３０２の下部材３０６を支持する。この状態において、ボルト３１０を緩めて、下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４から取り外す（Ｓ１１８）。取り外された下部材３０６は、治具５００の可動プレート５０４に支持される。次に、治具５００の切換弁５１４を閉じて治具５００の圧力室５０８から流体を排出する（Ｓ１２０）。圧力室５０８から流体が排出されると、弾性膜５０６が下がり、可動プレート５０４が下降する。次に、治具５００の固定を解除する（Ｓ１２２）。具体的には、ブレーキボルト５５８を回してブレーキパッド５５６をローラ５５２から引き離して、ローラ５５２の固定を解除する。次に、下部材３０６を保持した治具５００を研磨テーブル３５０上でメンテナンス側に移動させる（Ｓ１２４）。次に、治具５００から下部材３０６を取り外す（Ｓ１２６）。下部材３０６を取り外したら、下部材３０６に取り付けられている弾性膜４、リテーナ部材３、および支持ローラ４５０などを交換することができる。下部材３０６を治具５００から取り外したら、流体供給機構の三方弁５６８の流路を切り替える（Ｓ１２８）。より具体的には、三方弁５６８を切り替えて、切換弁５１４から三方弁５６８までの残留圧力を開放する。次に、治具５００のカプラ５１８を流体供給機構のカプラ５７０から取り外す（Ｓ１３０）。最後に、治具５００を研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）から取り外す（Ｓ１３２）。

図２１は、一実施形態による、治具５００を用いてトップリング３０２の下部材３０６を、上部材３０３および中間部材３０４に取り付けるときの方法を示すフローチャートである。図２１に示されるように、まず研磨装置３００の各構成物、たとえばトップリング３０２、研磨液供給ノズル３５４、アトマイザ３５８、ドレッサ３５６などをそれぞれメンテナンス位置へ移動させる（Ｓ２０２）。次に、治具５００を研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）の上に載せる（Ｓ２０４）。このとき、必要であれば延長テーブル５８０を使用してもよい。次に、治具５００のカプラ５１８を、流体供給機構のカプラ５７０に接続する（Ｓ２０６）。次に、治具５００が動かないように治具５００を固定する（Ｓ２０８）。具体的には、ブレーキボルト５５８を回してブレーキパッド５５６をローラ５５２に押し当ててローラ５５２を固定する。次に、下部材３０６を治具５００の可動プレート５０４の上に載せる（Ｓ２１０）。次に、治具５００の固定を解除する（Ｓ２１２）。具体的には、ブレーキボルト５５８を回してブレーキパッド５５６をローラ５５２から引き離して、ローラ５５２の固定を解除する。次に、治具５００をトップリング３０２の真下に移動させる（Ｓ２１４）。次に、治具５００が動かないように治具５００を固定する（Ｓ２１６）。次に、流体供給機構（図１６）の三方弁５６８の流路を切り替えて、流体源５６０から流体を管路５６２に流して治具５００の方へ導
く（Ｓ２１８）。次に、治具５００の切換弁５１４を開いて、圧力調整された状態の流体を通路５１２を通じて治具５００の圧力室５０８に供給する（Ｓ２２０）。圧力室５０８に流体が供給されると弾性膜５０６が上に押し上げられ、可動プレート５０４が上方向に移動して、下部材３０６をトップリング３０２の上部材３０３および中間部材３０４に向けて押し付ける。この状態において、ボルト３１０を締めて、下部材３０６を上部材３０３および中間部材３０４に固定する（Ｓ２２２）。次に、治具５００の切換弁５１４を閉じて治具５００の圧力室５０８から流体を排出する（Ｓ２２４）。圧力室５０８から流体が排出されると、弾性膜５０６が下がり、可動プレート５０４が下降する。次に、治具５００の固定を解除する（Ｓ２２６）。次に、治具５００を研磨テーブル３５０上でメンテナンス側に移動させる（Ｓ２２８）。次に、流体供給機構の三方弁５６８の流路を切り替える（Ｓ２３０）。より具体的には、三方弁５６８を切り替えて、切換弁５１４から三方弁５６８までの残留圧力を開放する。次に、治具５００のカプラ５１８を流体供給機構のカプラ５７０から取り外す（Ｓ２３２）。最後に、治具５００を研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２の表面（研磨面３５２ａ）から取り外す（Ｓ２３４）。

上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部の着脱を行うための治具が提供され、かかる治具は、外された状態のトップリングの少なくとも一部を支持するための可動プレートと、トップリングに対して治具を所定位置に位置合わせするための、トップリングに係合するように構成された複数のポストと、前記可動プレートをトップリングに近づく方向に、および、トップリングから離れる方向に移動させるための駆動機構と、を有する。

［形態２］形態２によれば、形態１による治具において、さらに、前記治具を移動させるための移動機構を備える。

［形態３］形態３によれば、形態１または形態２による治具において、さらに、前記治具が移動しないように治具の位置を固定するための停止機構を備える。

［形態４］形態１から形態３のいずれか１つの形態による治具において、前記治具は、研磨パッドを支持するための研磨テーブル上に配置されるように構成される。

［形態５］形態５によれば、形態４による治具において、さらに、研磨テーブルの表面または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面と同一の高さの表面を備える、研磨テーブルに着脱可能な延長テーブルを有し、前記治具は、研磨テーブルおよび前記延長テーブル上に配置されるように構成される。

［形態６］形態６によれば、基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部を取り外す方法が提供され、かかる方法は、形態１から形態５のいずれか１つの形態による治具を研磨テーブル上または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面に配置するステップと、前記治具を前記トップリングの真下に移動させるステップと、前記治具の可動プレートを上昇させて、前記可動プレートに前記トップリングの前記一部を支持させるステップと、前記トップリングの前記一部をトップリング本体から切り離すステップと、
前記可動プレートを下降させるステップと、を有する。

［形態７］形態７によれば、基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部をトップリング本体取り付ける方法が提供され、かかる方法は、形態１から形態５のいずれか１つの形態による治具を研磨テーブル上または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面に配置するステップと、前記治具の可動プレートに前記トップリングの前記一部を載せるステップと、前記治具を前記トップリング本体の真下に移動させるステップと、
前記治具の可動プレートを上昇させて、前記可動プレート上の前記トップリングの前記一部をトップリング本体に接触させるステップと、前記トップリングの前記一部をトップリング本体へ連結させるステップと、前記可動プレートを下降させるステップと、を有する。

２…トップリング本体
１８…トップリングシャフト
３００…研磨装置
３０２…トップリング
３０３…上部材
３０４…中間部材
３０６…下部材
３１０…ボルト
３５０…研磨テーブル
３５２…研磨パッド
５００…治具
５０２…ベースプレート
５０４…可動プレート
５０６…弾性膜
５０８…圧力室
５１２…通路
５１３…カバープレート
５１４…切換弁
５１６…チューブ
５１８…カプラ
５２４…ストッパ
５２６…フランジ
５３０…ガイドピン
５５０…ハンドル
５５２…ローラ
５５４Ａ…ポスト
５５４Ｂ…ポスト
ＷＦ…基板

Claims (7)

1. 基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部の着脱を行うための治具であって、
   外された状態のトップリングの少なくとも一部を支持するための可動プレートと、
   トップリングに対して治具を所定位置に位置合わせするための、トップリングに係合するように構成された複数のポストと、
   前記可動プレートをトップリングに近づく方向に、および、トップリングから離れる方向に移動させるための駆動機構と、を有する、
   治具
2. 請求項１に記載の治具であって、さらに、
   前記治具を移動させるための移動機構を備える、
   治具。
3. 請求項２に記載の治具であって、さらに、
   前記治具が移動しないように前記移動機構の動作を禁止させるための停止機構を備える、
   治具。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の治具であって、
   前記治具は、研磨パッドを支持するための研磨テーブル上に配置されるように構成される、
   治具。
5. 請求項４に記載の治具であって、さらに、
   研磨テーブルの表面または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面と同一の高さの表面を備える、研磨テーブルに着脱可能な延長テーブルを有し、
   前記治具は、研磨テーブルおよび前記延長テーブル上に配置されるように構成される、治具。
6. 基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部を取り外す方法であって、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の治具を研磨テーブル上または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面に配置するステップと、
   前記治具を前記トップリングの真下に移動させるステップと、
   前記治具の可動プレートを上昇させて、前記可動プレートに前記トップリングの前記一部を支持させるステップと、
   前記トップリングの前記一部をトップリング本体から切り離すステップと、
   前記可動プレートを下降させるステップと、を有する、
   方法。
7. 基板を保持するためのトップリングの少なくとも一部をトップリング本体取り付ける方法であって、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の治具を研磨テーブル上または前記研磨テーブルに配置される研磨パッドの研磨面に配置するステップと、
   前記治具の可動プレートに前記トップリングの前記一部を載せるステップと、
   前記治具を前記トップリング本体の真下に移動させるステップと、
   前記治具の可動プレートを上昇させて、前記可動プレート上の前記トップリングの前記一部をトップリング本体に接触させるステップと、
   前記トップリングの前記一部をトップリング本体へ連結させるステップと、
   前記可動プレートを下降させるステップと、を有する、
   方法。

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