JP7117933B2 - 基板保持装置および基板研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板保持装置、基板吸着判定方法、基板研磨装置および基板研磨方法に関する。

基板研磨装置（例えば、特許文献１）では、基板搬送装置からトップリング（基板保持装置）に基板を受け渡し、トップリングが基板を保持した状態で基板の研磨が行われる。トップリングは、トップリング本体（ベースプレート）の下方にメンブレンが設けられ、メンブレンの下面が基板を吸着する構造となっている。

特許文献１には、メンブレンに基板が吸着されたか否かを判定する基板吸着判定方法が開示されている。この方法では、メンブレンに上向きの凸部が設けられる。そして、基板が吸着されないときには、トップリング本体の下面とメンブレンの凸部と間の隙間があり、基板が吸着されると、基板がメンブレンを上方に押圧することによってメンブレンの凸部がトップリング本体の下面に接触して隙間がなくなることを利用している。

特許第３７０５６７０号 特開２０１７－２０５８５３号公報

しかしながら、メンブレンの表面や基板自体が濡れていることがある。このように、メンブレンや基板が濡れている場合、基板が吸着されても基板がメンブレンを押圧する力が分散され、メンブレンの凸部がトップリング本体の下面に十分に接触しないことがある。そうすると、基板が吸着されているのに、吸着されていないとの誤判定が発生するおそれがある。

そこで、メンブレンの凸部とトップリングとの間の隙間を予め狭くしておくことも考えられる。しかしながら、そのようにすると、メンブレンが基板を吸着した状態で研磨を行う際に、基板における凸部対応する部分のみ研磨レートが高くなり、均一な研磨が困難になるという問題がある。

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、より精度良く基板が吸着したことを判定できる基板保持装置およびそのような基板保持装置を備える基板研磨装置を提供すること、また、より精度良く基板が吸着したことを判定できる基板吸着判定方法、および、そのような基板吸着判定方法を利用した基板研磨方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、基板を吸着可能な面を有する弾性膜を取り付け可能なトップリング本体であって、前記弾性膜が取り付けられると、前記弾性膜と前記トップリング本体との間に複数のエリアが形成される、トップリング本体と、前記複数のエリアのうちの第１エリアに連通する第１ラインと、前記複数のエリアのうち前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通する第２ラインと、前記第１ラインを介して流体を送り込むことにより前記第１エリアを加圧することが可能であり、前記第２ラインを介して前記第２エリアを負圧にすることが可能である圧力調整手段と、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積、または、前記第１エリアの圧力に対応する測定値に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されているか否かの判定を行う判定部と、を備え、前記判定が行われる際、前記第１エリアからの排気は行われない、基板保持装置が提供される。

前記判定部は、前記弾性膜に基板が吸着されていない場合に比べて、前記基板が吸着されている場合、前記第１エリアに送り込まれる流体の体積が小さいこと、あるいは、前記第１エリアの圧力が高いことを利用して、判定を行ってもよい。

前記圧力調整手段は、前記第１ラインを介して前記第１エリアに流体を送り込む加圧機構を有し、前記判定部は、前記第１エリアに流体を送り込む際に移動する前記加圧機構の一部分を、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積に対応する測定値として検知する位置センサを有してもよい。

前記判定部は、前記第１エリアの圧力を測定する圧力計を有してもよい。

前記圧力調整手段は、前記第１ラインを介して前記第１エリアに流体を送り込む加圧機構を有し、前記判定部は、前記第１エリアに流体を送り込む際に移動する前記加圧機構の一部分を、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積に対応する測定値として検知する位置センサと、前記第１エリアの圧力を測定する圧力計と、を有してもよい。

前記判定部は、前記位置センサによる検知結果に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されていないことを判定し、前記圧力計による測定結果に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されていることを判定してもよい。

前記加圧機構は、シリンダと、前記シリンダのピストンに連結された錘本体と、を有し、重力により前記錘本体が下方に移動することによって前記第１エリアに流体を送り込んでもよい。

前記ピストンは、前記シリンダの内面と接して上下動可能であり、前記シリンダの内部は、前記ピストンによって、下部空間と上部空間とに分割され、前記シリンダには、前記下部空間に設けられ、前記第１ラインと接続される第１開口と、前記下部空間に設けられた第２開口と、前記上部空間に設けられ、前記錘本体と前記ピストンとを連結するピストンロッドが貫通する第３開口と、前記上部空間に設けられた第４開口と、が設けられてもよい。

前記判定が行われる際、前記第２開口は閉止され、前記第４開口は開放され、前記判定が行われた後、前記第２開口は開放され、前記第４開口から前記上部空間を吸引することで、前記錘を上昇させてもよい。

前記第１ラインは、前記シリンダの前記第１開口、および、前記弾性膜に吸着された前記基板を研磨する際に前記第１エリアを加圧する研磨圧力制御部に接続され、前記第１ラインを介して、前記第１エリアを前記加圧機構の前記第１開口と連通させるか、前記研磨圧力制御部とを連通させるか、を切り替える切替手段が設けられてもよい。

本発明の別の態様によれば、上記の基板保持装置と、前記基板保持装置に保持された前記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。

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との間に形成された第２エリアを負圧にしつつ、前記トップリング本体と前記弾性膜との間に形成された、前記第２エリアとは異なる第１エリアに流体を送り込むことによって前記第１エリアを加圧し、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積、または、前記第１エリアの圧力に対応する測定値に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されたか否かの判定を行い、前記判定が行われる際、前記第１エリアから排気は行われない、基板保持装置における基板吸着判定方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、搬送機構に保持された基板を基板保持装置に吸着させる工程と、上記の基板吸着判定方法により、前記基板保持装置の弾性膜に前記基板が吸着されたか否かの判定を行う工程と、前記基板が吸着されたと判定された場合に、前記基板を研磨する工程と、を備える基板研磨方法が提供される。

基板が吸着されたか否かを精度良く判定できる。

基板研磨装置を含む基板処理装置の概略上面図。 基板研磨装置３００の概略斜視図。 基板研磨装置３００の概略断面図。 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。 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。 トップリング１および圧力制御装置７の構造を模式的に示す図。 第１の実施形態に係る圧力判定を説明する図。 基板吸着に成功した場合を示す図。 基板吸着に失敗した場合を示す図。 第１の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る圧力判定を説明する図。 基板吸着に成功した場合を示す図。 基板吸着に失敗した場合を示す図。 第２の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャート。 図１０の変形例を説明する図。 第３の実施形態に係る圧力判定を説明する図。 基板吸着に成功した場合を示す図。 基板吸着に失敗した場合を示す図。 第３の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャート。 第４の実施形態に係る圧力判定を説明する図。 待機時すなわち基板吸着判定前の圧力制御装置７を示す図。 基板吸着に成功した場合を示す図。 基板吸着に失敗した場合を示す図。 研磨時の様子を示す図。 第４の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャート。 図１７の変形例を説明する図。 積算流量計を用いた圧力判定を説明する図。 基板吸着に成功した場合を示す図。 基板吸着に失敗した場合を示す図。

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。

（第１の実施形態）
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、その基板は基板洗浄装置４００に受け渡される。

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。

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。

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。

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（キャリアあるいはベースプレートともいう）、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の内側に取り付け可能な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。

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。

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負圧にすることで、メンブレン１３の下面が基板Ｗの上面を保持できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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））。

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負圧にすることで、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））。

続いて、トップリング１について説明する。
図６は、トップリング１および圧力制御装置７の構造を模式的に示す図である。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～１３ｅが形成されている。これら周壁１３ａ～１３ｅ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～１３ｅによって区切られた同心円状のエリア１３１～１３５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。

トップリング本体１１を貫通して一端がエリア１３１～１３５にそれぞれ連通する流路１４１～１４５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１４６が同様に形成されている。流路１４１～１４６の他端は圧力制御装置７に接続されている。流路１４１～１４６上に圧力センサや流量センサを設けてもよい。

圧力制御装置７は、各流路１４１～１４６にそれぞれ設けられたバルブＶ１～Ｖ６および圧力レギュレータＲ１～Ｒ６と、制御部７１と、圧力調整手段７２と、基板吸着判定を行う判定部７３とを有する。

制御部７１は、バルブＶ１～Ｖ６、圧力レギュレータＲ１～Ｒ６および圧力調整手段７２を制御する。

圧力調整手段７２は流路１４１～１４６の一端に接続され、制御部７１の制御に応じてエリア１３１～１３５およびエアバッグ１４の圧力調整を個別に行う。具体的には、圧力調整手段７２は、各流路１４１～１４６を介してエアなどの流体を供給してエリア１３１～１３５およびエアバッグ１４を加圧したり、真空引きしてエリア１３１～１３５およびエアバッグ１４を減圧したり、エリア１３１～１３５およびエアバッグ１４を大気開放したりする。

図６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手段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。

本実施形態では、エリア１３１を利用して基板吸着判定を行う。そのため、圧力調整手段７２はエリア１３１に流体（気体あるいは液体）を送り込むことによってエリア１３１を加圧可能な加圧機構１５０を有する。

以下、圧力判定について詳しく説明する。
図７は、第１の実施形態に係る圧力判定を説明する図である。なお、以下の図では、全体を簡略化して描くこととする。本実施形態における加圧機構１５０はシリンダ駆動方式により加圧を行うものであり、加圧側シリンダ２１と、加圧用ピストン２２と、駆動側シリンダ２３と、駆動圧力生成部２４と、駆動用ピストン２５と、連結部材２６と、プレート２７と、を有する。そして、判定部７３は位置センサ２８を有する。

加圧側シリンダ２１は先端２１ａが開口して水平方向に延びる円筒状であり、閉塞面２１ｂ（底面）に形成された開口２１ｃに流路１４１が接続される。加圧用ピストン２２は円盤状であり、加圧側シリンダ２１の内面にスライド可能に接している。加圧用ピストン２２には流体シール（不図示）が設けられ、加圧側シリンダ２１内とその外部とで流体が移動しないようになっている。

駆動側シリンダ２３は加圧側シリンダ２１とは離間して対向配置される。駆動側シリンダ２３も先端２３ａが開口して水平方向に延びる円筒状であり、閉塞面２３ｂ（底面）に形成された開口２３ｃに駆動圧力生成部２４が接続される。駆動用ピストン２５は円盤状であり、駆動側シリンダ２３の内面にスライド可能に接している。駆動用ピストン２５には流体シール（不図示）が設けられ、駆動側シリンダ２３内とその外部とで流体が移動しないようになっている。

加圧用ピストン２２の中央部と駆動用ピストン２５の中央部とが棒状の連結部材２６によって連結されており、加圧用ピストン２２および駆動用ピストン２５は一体化されている。

プレート２７は連結部材２６に嵌められて固定された円環状の部材である。プレート２７の径は加圧側シリンダ２１および駆動側シリンダ２３の内径より大きい。

以上の構造により、プレート２７が駆動側シリンダ２３の先端２３ａと加圧側シリンダ２１の先端２１ａとの間にある範囲において、一体化された加圧用ピストン２２および駆動用ピストン２５が移動可能である。なお、基板吸着判定を行う前の待機状態では、プレート２７は駆動側シリンダ２３の先端２３ａ近傍（例えば、プレート２７の一面が駆動側シリンダ２３の先端２３ａに接する位置）にあり、この位置を原点とする。

位置センサ２８は、原点検出センサ２８ａと、基板有り検出センサ２８ｂと、基板無し検出センサ２８ｃとを含む。原点検出センサ２８ａは駆動側シリンダ２３の先端２３ａ近傍に配置される。基板有り検出センサ２８ｂは駆動側シリンダ２３の先端２３ａと加圧側シリンダ２１の先端２１ａとの中央近傍に配置される。基板無し検出センサ２８ｃは加圧側シリンダ２１の先端２１ａ近傍に配置される。このように、エリア１３１に近い側から、基板無し検出センサ２８ｃ、基板有り検出センサ２８ｂおよび原点検出センサ２８ａの順に並んでいる。なお、位置センサ２８はプレート２７の位置を検出できればよいので、プレート２７の位置を直接検知できる任意のセンサに置き換えてもよい。

各位置センサ２８はプレート２７を検出する。より具体的には、原点検出センサ２８ａは原点の位置にプレート２７があることを検出する。基板有り検出センサ２８ｂは、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されているときの所定位置（詳細は後述）にプレート２７があることを検出する。基板無し検出センサ２８ｃは、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されていないときの所定位置、言い換えると、加圧側シリンダ２１の先端２１ａ近傍に設定された所定位置にプレート２７があることを検出する。

基板Ｗを吸着する際（図４（ｂ））、制御部７１はエリア１３１以外の任意の１以上のエリア（本実施形態では、エリア１３２～１３５とする）を負圧にする。これによって、メンブレン１３の下面に基板Ｗが吸着されるが（図８Ａ参照）、場合によっては失敗することもあり得る（図８Ｂ参照）。そこで、次に説明するようにして、基板吸着に成功したか否かを判定する。

駆動圧力生成部２４は圧力Ｐ１を駆動用ピストン２５に印加する。これにより、駆動用ピストン２５、加圧用ピストン２２およびプレート２７が押し込まれてエリア１３１に近づく方向に移動する。その結果、加圧側シリンダ２１内の空気がエリア１３１に送り込まれることでエリア１３１が加圧される。なお、このときエリア１３１から排気が行われないようにする。

図８Ａは、基板吸着に成功した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されている場合、エリア１３１が加圧されたとしても、エリア１３２～１３５が負圧にされているため、基板Ｗはメンブレン１３から脱落しない（言い換えると、圧力Ｐ１は吸着されている基板Ｗが脱落しない程度の大きさに設定される）。よって、エリア１３１を加圧してもメンブレン１３は膨らまず、エリア１３１の体積増加は小さい。

そのため、加圧用ピストン２２がエリア１３１側に移動するにつれてエリア１３１の圧力（正確には、エリア１３１、流路１４１、加圧側シリンダ２１および加圧用ピストン２２で構成される空間の圧力、以下同じ）が高くなる。そして、エリア１３１の圧力がＰ１に達すると、エリア１３１の圧力と駆動圧力生成部２４から圧力とが釣り合い、加圧用ピストン２２（すなわちプレート２７）の移動は停止する。

このとき、加圧用ピストン２２が加圧側シリンダ２１の閉塞面２１ｂに達することなく、また、プレート２７が加圧側シリンダ２１の先端２１ａに達することなく、プレート２７は駆動用ピストン２５の先端２５ａと加圧側シリンダ２１の先端２１ａとの間の位置で停止する。この位置にプレート２７があることを基板有り検出センサ２８ｂが検出することで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていると判定する。

なお、基板Ｗが吸着されている場合にプレート２７がどの位置まで移動するかを予め把握しておき、その位置にあるプレート２７を検出できるよう、基板有り検出センサ２８ｂを配置しておけばよい。

図８Ｂは、基板吸着に失敗した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されていない場合、エリア１３１が加圧されると、メンブレン１３が膨らみ、エリア１３１の体積が増加する。このとき、メンブレン１３の反発力で圧力Ｐ２が生じる。しかしながら、圧力Ｐ２は駆動圧力生成部２４からの圧力Ｐ１より小さい。そのため、加圧用ピストン２２が加圧側シリンダ２１の閉塞面２１ｂに達するまで（あるいは、プレート２７が加圧側シリンダ２１の先端２１ａには達するまで）、プレート２７が移動する。この位置にプレート２７があることを基板無し検出センサ２８ｃが検出することで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていないと判定する。

このように、基板Ｗが吸着している場合（図８Ａ）には、エリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が相対的に小さくなり、基板Ｗが吸着していない場合（図８Ｂ）には、エリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が相対的に大きくなる。この体積に対応する値としてプレート２７の位置を検出することで、基板吸着の有無を判定できる。

なお、プレート２７は、原点から基板有り検出センサ２８ｂの位置を経て、基板無し検出センサ２８ｃの位置に移動する。そのため、基板Ｗが吸着されていない場合でも、一時的に基板有り検出センサ２８ｂがプレート２７を検出する。すなわち、基板Ｗが吸着されているか否かに関わらず、少なくとも一時的に基板有り検出センサ２８ｂがプレート２７を検出する。よって、基板有り検出センサ２８ｂが、一時的ではなく所定時間、プレート２７を検出した場合に、判定部７３は基板Ｗが吸着されたと判定するのが望ましい。

あるいは、判定部７３は、駆動圧力生成部２４が圧力Ｐ１を印加して所定時間（基板Ｗが吸着されていない場合に、プレート２７が原点から基板無し検出センサ２８ｃの位置まで移動するのに要すると見込まれる時間）以上経った後に、基板有り検出センサ２８ｂおよび基板無し検出センサ２８ｃによるプレート２７の検出結果に基づいて判定してもよい。

図９は、第１の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャートである。なお、初めはプレート２７が原点にあり、このことが原点検出センサ２８ａによって確かめられているものとする。

まず、駆動圧力生成部２４が圧力Ｐ１を印加することにより、加圧用ピストン２２がエリア１３１を加圧する（ステップＳ１）。

そして、基板有り検出センサ２８ｂが所定時間にわたってプレート２７を検出した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に成功したと判定する（ステップＳ３）。一方、基板有り検出センサ２８ｂが一時的にプレート２７を検出し（ステップＳ２のＮＯ）、その後に基板無し検出センサ２８ｃがプレート２７を検出した場合（ステップＳ４）、判定部７３は基板Ｗの吸着に失敗したと判定する（ステップＳ５）。

このように、第１の実施形態では、基板Ｗが吸着されているか否かによってエリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が異なること、すなわち、プレート２７の移動量が異なることを利用して、精度良く基板吸着の有無を判定できる。

なお、位置センサ２８として、原点検出センサ２８ａ、基板有り検出センサ２８ｂおよび基板無し検出センサ２８ｃを用いる例を示したが、リニアゲージセンサを用いてプレート２７の位置を常時把握するようにしてもよい。また、位置センサ２８が検知するのは、エリア１３１を加圧する際に移動する加圧機構１５０の一部分であればよく、必ずしもプレート２７でなくてもよい。

また、説明した基板吸着判定は基板Ｗの任意のタイミングで行うことが可能であるが、特に研磨前の判定に有効である。研磨前にはトップリング洗浄水などが基板Ｗに存在しまま吸着を行うことがあり、研磨後に比べて基板吸着に失敗する可能性が高いためである。

（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は、加圧機構１５０の構成が第１の実施形態とは異なる。

図１０は、第２の実施形態に係る圧力判定を説明する図である。本実施形態における加圧機構１５０は錘駆動方式により加圧を行うものであり、シリンダ３１と、錘３２と、ストッパ３３とを有する。そして、判定部７３は位置センサ３４を有する。

シリンダ３１は先端３１ａが開口して鉛直方向に延びる円筒状であり、閉塞面３１ｂ（底面）に形成された開口３１ｃに流路１４１が接続される。

錘３２は、錘本体３２ａと、ピストン３２ｂと、上面プレート３２ｃとから構成される。ピストン３２ｂは錘本体３２ａと直接連結されて一体となっており、シリンダ３１のピストンとしても機能する。錘本体３２ａは円柱状であり、その径はシリンダ３１の内径より小さい。よって、錘本体３２ａはシリンダ３１内を上下動可能である。ピストン３２ｂは錘本体３２ａより径が大きな円盤状であり、シリンダ３１の内面にスライド可能に接している。ピストン３２ｂには流体シール（不図示）が設けられ、シリンダ３１内とその外部とで流体が移動しないようになっている。上面プレート３２ｃは錘本体３２ａおよびシリンダ３１の内径より径が大きな円盤状である。

ストッパ３３はシリンダ３１の上方に配置され、その肩部３３ａの上面で錘３２の上面プレート３２ｃの下面を支持することにより、錘３２が落下するのを防ぐ。ストッパ３３を解除すると（すなわち、ストッパ３３の軸３３ｂを中心として肩部３３ａを傾斜させると）、錘３２は落下する。なお、ストッパ３３の解除は、制御部７１が行ってもよいし、手動で行ってもよい。

錘本体３２ａおよびストッパ３３を第１の実施形態における駆動圧力生成部２４の代替、ピストン３２ｂを第１の実施形態における加圧用ピストン２２の代替と考えることもできる。

位置センサ３４は、原点検出センサ３４ａと、基板有り検出センサ３４ｂと、基板無し検出センサ３４ｃとを含む。原点検出センサ３４ａはストッパ３３の肩部３３ａよりわずか上に配置される。基板有り検出センサ３４ｂは、ストッパ３３とシリンダ３１の先端３１ａとの間に配置される。基板無し検出センサ３４ｃはシリンダ３１の先端３１ａよりわずかに上に配置される。第１の実施形態と同様、エリア１３１に近い側から、基板無し検出センサ３４ｃ、基板有り検出センサ３４ｂおよび原点検出センサ３４ａの順に並んでいる。

各位置センサ３４は錘３２の上面プレート３２ｃを検出する。より具体的には、原点検出センサ３４ａは、ストッパ３３によって錘３２が支持されている位置（この位置を原点とする）に上面プレート３２ｃがあることを検出する。基板有り検出センサ３４ｂは、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されているときの所定位置（詳細は後述）に上面プレート３２ｃがあることを検出する。基板無し検出センサ３４ｃは、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されていないときの位置、すなわち、シリンダ３１の先端３１ａ近傍に設定された所定位置に上面プレート３２ｃがあることを検出する。

本実施形態では、次のようにして基板吸着に成功したか否かを判定する。
判定のために、ストッパ３３が解除される。これにより、錘３２は重力によって落下し、ピストン３２ｂが押し込まれてエリア１３１に近づく方向に移動する。その結果、シリンダ３１内の空気がエリア１３１に送り込まれることでエリア１３１が加圧される。なお、このときエリア１３１から排気が行われないようにする。

図１１Ａは、基板吸着に成功した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されている場合、エリア１３１が加圧されたとしても、エリア１３２～１３５が負圧にされているため、基板Ｗはメンブレン１３から脱落しない（言い換えると、錘３２の重さは吸着されている基板Ｗが脱落しない程度に設定される）。よって、エリア１３１を加圧してもメンブレン１３は膨らまず、エリア１３１の体積増加は小さい。

そのため、ピストン３２ｂがエリア１３１側（下方）に移動するにつれてエリア１３１の圧力（正確には、エリア１３１、流路１４１、シリンダ３１およびピストン３２ｂで構成される空間の圧力、以下同じ）が高くなる。そして、エリア１３１の圧力と錘３２による圧力とが釣り合い、ピストン３２ｂの移動は停止する。当然、上面プレート３２ｃも停止する。

このとき、ピストン３２ｂがシリンダ３１の閉塞面３１ｂに達することなく、また、上面プレート３２ｃがシリンダ３１の先端３１ａに達することなく、上面プレート３２ｃは原点とシリンダ３１の先端３１ａとの間の位置で停止する。この位置に上面プレート３２ｃがあることを基板有り検出センサ３４ｂが検出することで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていると判定する。

なお、基板Ｗが吸着されている場合に上面プレート３２ｃがどの位置まで移動するかを予め把握しておき、その位置にある上面プレート３２ｃを検出できるよう、基板有り検出センサ３４ｂを配置しておけばよい。

図１１Ｂは、基板吸着に失敗した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されていない場合、エリア１３１が加圧されると、メンブレン１３が膨らみ、エリア１３１の体積が増加する。このとき、メンブレン１３の反発力で圧力Ｐ２が生じる。しかしながら、圧力Ｐ２は錘３２による圧力より小さい。そのため、ピストン３２ｂがシリンダ３１の閉塞面３１ｂに達するまで、あるいは、上面プレート３２ｃがシリンダ３１の先端３１ａに達するまで、錘３２は落下する。この位置に上面プレート３２ｃがあることを基板無し検出センサ３４ｃが検出することで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていないと判定する。

このように、基板Ｗが吸着している場合（図１１Ａ）には、エリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が相対的に小さくなり、基板Ｗが吸着していない場合（図１１Ｂ）には、エリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が相対的に大きくなる。この体積に対応する値として、上面プレート３２ｃの位置を検出することで、基板吸着の有無を判定できる。

なお、上面プレート３２ｃは、原点から基板有り検出センサ３４ｂの位置を経て、基板無し検出センサ３４ｃの位置に移動する。そのため、基板Ｗが吸着されていない場合でも、一時的に基板有り検出センサ３４ｂが上面プレート３２ｃを検出する。すなわち、基板Ｗが吸着されているか否かに関わらず、少なくとも一時的に基板有り検出センサ３４ｂが上面プレート３２ｃを検出する。よって、基板有り検出センサ３４ｂが、一時的ではなく所定時間、上面プレート３２ｃを検出した場合に、判定部７３は基板Ｗが吸着されたと判定するのが望ましい。

あるいは、判定部７３は、ストッパ３３を解除して所定時間（基板Ｗが吸着されていない場合に、上面プレート３２ｃが原点から基板無し検出センサ３４ｃの位置まで移動するのに要すると見込まれる時間）以上経った後に、基板有り検出センサ３４ｂおよび基板無し検出センサ３４ｃによる上面プレート３２ｃの検出結果に基づいて判定してもよい。

図１２は、第２の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャートである。なお、初めは錘３２がストッパ３３によって支持され、上面プレート３２ｃが原点にあり、このことが原点検出センサ３４ａによって確かめられているものとする。

まず、ストッパ３３を解除することにより、錘３２が落下してエリア１３１を加圧する（ステップＳ１１）。

そして、基板有り検出センサ３４ｂが所定時間にわたって上面プレート３２ｃを検出した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に成功したと判定する（ステップＳ１３）。一方、基板有り検出センサ３４ｂが一時的に上面プレート３２ｃを検出し（ステップＳ１２のＮＯ）、その後に基板無し検出センサ３４ｃが上面プレート３２ｃを検出した場合（ステップＳ１４）、判定部７３は基板Ｗの吸着に失敗したと判定する（ステップＳ１５）。

このように、第２の実施形態では、基板Ｗが吸着されているか否かによってエリア１３１に送り込まれる加圧流体の体積が異なること、すなわち、上面プレート３２ｃの移動量（落下量）が異なることを利用して、精度良く基板吸着の有無を判定できる。

なお、位置センサ３４として、原点検出センサ３４ａ、基板有り検出センサ３４ｂおよび基板無し検出センサ３４ｃを用いる例を示したが、リニアゲージセンサを用いて上面プレート３２ｃの位置を常時把握するようにしてもよい。また、位置センサ３４として、光センサ、エンコーダ、接点センサなどを用いてもよい。さらに、位置センサ３４が検知するのは、エリア１３１を加圧する際に移動する加圧機構１５０の一部分であればよく、必ずしも上面プレート３２ｃでなくてもよい。

図１３は、図１０の変形例を説明する図である。図１０では、ピストン３２ｂと錘本体３２ａとが一体化されていたが、図１３に示すようにこれらは別個の部材であってもよい。この場合、シリンダ３１内に設けられるピストン３２ｂは、シリンダ３１の上面を貫通するピストンロッド３２ｄによって、シリンダ３１の上方に設けられた錘本体３２ａと連結される。そして、錘本体３２ａの一部（例えば下部）に凸部３２ｅを設け、これを位置センサ３４が検出する。

なお、以下の各実施形態でも、主にピストンと錘本体とが一体である構成を説明するが、やはりこれらは別個の部材であってもよい。

（第３の実施形態）
次に説明する第３の実施形態は、第１および第２の実施形態で説明した位置センサ２８，３４に代えて、エリア１３１の圧力を計測する圧力計を用いるものである。以下、第２の実施形態で示した加圧機構１５０を例に取って説明するが、第１の実施形態にも適用可能である。

図１４は、第３の実施形態に係る圧力判定を説明する図である。本実施形態における判定部７３は圧力計４０を有する。圧力計４０はエリア１３１の圧力を計測できればよく、例えば流路１４１に設置されるが、その他の位置に設置されてもよい。錘３２がストッパ３３によって支持されている場合のエリア１３１の圧力（初期圧力）をＰ０とする。

図１５Ａは、基板吸着に成功した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されている場合、錘３２が落下して空気がエリア１３１に送り込まれるが、メンブレン１３は膨らまず、エリア１３１の体積増加は小さい。そのため、送り込まれる空気によってエリア１３１の圧力は高くなる。このときの圧力をＰ１１とする。

図１５Ｂは、基板吸着に失敗した場合を示す図である。基板Ｗが吸着されていない場合、錘３２が落下して空気がエリア１３１に送り込まれるが、その分、メンブレン１３は膨らみ、エリア１３１の体積が増加する。そのため、エリア１３１の圧力はわずかに高くなる程度である。このときの圧力をＰ１２とする。ここで、圧力Ｐ０＜圧力Ｐ１２＜圧力Ｐ１１の関係となる。

そこで、圧力計４０によって計測された圧力がＰ１１に達した場合、判定部７３は基板Ｗが吸着されていると判定できる。一方、計測された圧力がＰ１１に達しない場合、判定部７３は基板Ｗが吸着されていないと判定できる。

なお、エリア１３１の圧力は、圧力Ｐ０から圧力Ｐ１２を経て、圧力Ｐ１１に達する。そのため、基板Ｗが吸着されている場合でも、一時的にエリア１３１の圧力はＰ１２となる。すなわち、基板Ｗが吸着されているか否かに関わらず、少なくとも一時的にエリア１３１の圧力はＰ１２となる。よって、判定部７３は、圧力がＰ１２に達した時点で基板Ｗが吸着されていないと判定するのではなく、あくまで、所定時間以上経過後に、エリア１３１の圧力がＰ１１に達したか否かに基づいて判定するのが望ましい。

あるいは、一時的ではなく所定時間、エリア１３１の圧力がＰ１２より高くならない場合に、判定部７３は基板Ｗが吸着されていないと判定してもよい。

図１６は、第３の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャートである。初めは錘３２がストッパ３３によって支持され、上面プレート３２ｃが原点にあり、このことが原点検出センサ３４ａによって確かめられているものとする。

まず、ストッパ３３を解除することにより、錘３２が落下してエリア１３１を加圧する（ステップＳ２１）。そして、所定時間経過するまでにエリア１３１の圧力がＰ１１に達した場合（ステップＳ２２のＹＥＳ、ステップＳ２３のＮＯ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に成功したと判定する（ステップＳ２４）。一方、所定時間経過してもエリア１３１の圧力がＰ１１に達しない場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に失敗したと判定する（ステップＳ２５）。

このように、第３の実施形態では、基板Ｗが吸着されているか否かによってエリア１３１の圧力が異なることを利用して、精度良く基板吸着の有無を判定できる。

（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係る圧力判定を説明する図である。加圧機構１５０は、シリンダ４１と、錘４２と、ストッパ４３とを有する。

シリンダ４１は鉛直方向に延びる円筒状であり、下面４１１に開口４１ａ，４１ｂが形成され、上面４１２に開口４１ｃが形成され、側面４１３に開口４１ｄが形成される。すなわち、開口４１ａ，４１ｂはピストン４２ｂの下側に位置し、開口４１ｄはピストン４２ｂの上側に位置する。開口４１ｂは流路１４１ａを介して流路１４１に接続される。開口４１ａは、開放することもできるし、プラグ（図１７には不図示）などを用いて閉止することもできる。開口４１ｄは、開放することもできるし、真空装置（不図示）に接続することもできる。開口４１ａ，４１ｄの開放および閉止などの切替は、制御部７１が行ってもよいし、手動で行ってもよい。

錘４２は、錘本体４２ａと、ピストン４２ｂと、上面プレート４２ｃとから構成される。ピストン４２ｂは錘本体４２ａと直接連結されて一体となっており、シリンダ４１のピストンとしても機能する。錘本体４２ａは円柱状であり、その径はシリンダ４１の内径より小さい。また、錘本体４２ａはシリンダ４１の開口４１ｃを貫通しており、開口４１ｃの内面にスライド可能に接している。ピストン４２ｂは錘本体４２ａより径が大きな円盤状であり、シリンダ４１の内面にスライド可能に接している。上面プレート４２ｃは錘本体４２ａおよび開口４１ｃの内径より径が大きな円盤状である。

ストッパ４３は肩部４３ａを有し、肩部４３ａは錘４２の上面プレート４２ｃの上方に位置する。よって、上面プレート４２ｃの上面が肩部４３ａの下面に当接すると、それ以上、上面プレート４２ｃが上方に移動しない。ストッパ４３は、シリンダ４１の上面４１２と連結された、あるいは一体化された部材であってもよいし、シリンダ４１とは別個の部材であってもよい。

このような構成により、シリンダ４１の内部は、錘４２のピストン４２ｂによって、下部空間Ａ１と上部空間Ａ２とに分割される。なお、下部空間Ａ１に開口４１ａ，４１ｂが設けられ、上部空間Ａ２に開口４１ｃ，４１ｄが設けられればよく、開口４１ａ～４１ｄの位置は図１７に示すものに制限されない。また、ピストン４２ｂには流体シール（不図示）が設けられ、下部空間Ａ１と上部空間Ａ２との間で流体が移動しないようになっている。同様に、シリンダ４１の上面４１２における開口４１ｃにも流体シール（不図示）が設けられ、上部空間Ａ２とシリンダ４１の外部との間で流体が移動しないようになっている。

判定部７３は位置センサ４４および圧力計４５を有する。

位置センサ４４は、原点検出センサ４４ａと、基板無し検出センサ４４ｂとを含む。原点検出センサ４４ａはストッパ４３の肩部４３ａよりわずかに下に配置される。基板無し検出センサ４４ｂはシリンダ４１の上面４１２よりわずかに上に配置される。なお、基板有り検出センサを設けなくてもよい。

原点検出センサ４４ａは肩部４３ａに当接している位置（この位置を原点とする）に上面プレート４２ｃがあることを検出する。基板無し検出センサ４４ｂは、基板Ｗがメンブレン１３に吸着されていないときの位置、すなわち、シリンダ４１の上面４１２近傍に設定された所定位置に上面プレート４２ｃがあることを検出する。

圧力計４５はエリア１３１の圧力を計測できればよく、例えば流路１４１ａに設置されるが、その他の位置に設置されてもよい。

また、本実施形態の圧力制御装置７は切替手段１５１および研磨圧力制御器１５２をさらに有する。流路１４１は、流路１４１ａを介して加圧機構１５０（のシリンダ４１）に接続されるとともに、流路１４１ｂを介して研磨圧力制御器１５２に接続される。

切替手段１５１は切替バルブあるいは三方弁であり、流路１４１を介して、エリア１３１をシリンダ４１の開口４１ｂと連通させるか、研磨圧力制御器１５２と連通させるかを切り替える。言い換えると、切替手段１５１は、流路１４１を流路１４１ａと連通させるか、流路１４１を流路１４１ｂと連通させるかを切り替える。この切替は、制御部７１が行ってもよいし、手動で行ってもよい。研磨圧力制御器１５２は研磨時に研磨用の圧力をエリア１３１に印加する。

図１８は、待機時すなわち基板吸着判定前の圧力制御装置７を示す図である。切替手段１５１は流路１４１を流路１４１ａと連通させる。また、開口４１ａは開放される。そして、開口４１ｄから上部空間Ａ２が真空引き（吸引）され、負圧にされる。これにより、上面プレート４２ｃが肩部４３ａに当接するまで、錘４２が上昇する。このときのエリア１３１の圧力をＰ０とする。上部空間Ａ２を負圧にする際、下部空間Ａ１を開放しておくことで、メンブレン１３に負圧がかかるのを防止できる。

なお、上部空間Ａ２を負圧する代わりに、下部空間Ａ１を加圧して錘４２を上昇させてもよい。ただし、基板吸着判定動作開始時にメンブレン１３も加圧されることになり、吸着判定に影響を与える可能性もある。よって、上部空間Ａ２を負圧にする方が望ましい。

本実施形態では、次のようにして基板吸着に成功したか否かを判定する。判定を行う場合、開口４１ａを閉止し、開口４１ｄを開放する。そうすると、錘４２は重力によって落下し、ピストン４２ｂが押し込まれてエリア１３１に近づく方向に移動する。その結果、シリンダ４１における下部空間Ａ１内の空気がエリア１３１に送り込まれることでエリア１３１が加圧される。なお、このときエリア１３１から排気が行われないようにする。

図１９Ａは、基板吸着に成功した場合を示す図である。錘４２が落下して空気がエリア１３１に送り込まれるが、メンブレン１３はほとんど膨張しない。そのため、エリア１３１の圧力は高くなる。このときの圧力をＰ１１とする。圧力計４０により、エリア１３１の圧力がＰ１１に達したことで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていると判定できる。この場合、位置センサ４４を判定に使用しなくてもよい。

基板Ｗの吸着に成功すると、図２０に示すように、切替手段１５１は流路１４１を流路１４１ｂと連通させ、研磨圧力制御器１５２によってエリア１３１は研磨用に加圧される。なお、エリア１３２～１３５も制御部７１によって加圧されてもよい。このようにして、基板Ｗの下面が研磨パッド３ａによって研磨される。このとき、開口４１ａを開放し、開口４１ｄから上部空間Ａ２を負圧にすることで、錘４２を待機時の状態とする。すなわち、研磨を行いつつ、錘４２を原点に復帰させる。

図１９Ｂは、基板吸着に失敗した場合を示す図である。錘４２が落下して空気がエリア１３１に送り込まれるが、その分、メンブレン１３は膨張し、エリア１３１の体積が増加する。このとき、メンブレン１３の反発力で圧力が生じる。しかしながら、この圧力は錘４２による圧力より小さい。そのため、ピストン４２ｂがシリンダ４１の下面４１１に達するまで、あるいは、上面プレート４２ｃがシリンダ４１の上面４１２に達するまで、錘４２は落下する。この位置に上面プレート４２ｃがあることを基板無し検出センサ４３ｂが検出することで、判定部７３は基板Ｗが吸着されていないと判定する。この場合、圧力計４５を判定に使用しなくてもよい。

このように、本実施形態では、基板Ｗの吸着成功は、エリア１３１の圧力によって、言い換えると、圧力計４５による圧力計測結果によって、判定される。一方、基板Ｗの吸着失敗は基板無し検出センサ４３ｂによる上面プレート４２ｃの検出によって判定される。

図２１は、第４の実施形態における基板吸着判定の手順の一例を示すフローチャートである。開口４１ａを閉止し、開口４１ｄを開放することにより、錘４２が落下してエリア１３１を加圧する（ステップＳ３１）。

圧力計４５によって計測されるエリア１３１の圧力がＰ１１に達した場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に成功したと判定する（ステップＳ３３）。基板Ｗの吸着成功の判定まで所定時間の経過を待つ必要がない点、第１の実施形態（図９のステップＳ２）および第２の実施形態（図１２のステップＳ１２）と異なる。

一方、基板無し検出センサ４３ｃによって上面プレート４２ｃを検知した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、判定部７３は基板Ｗの吸着に失敗したと判定する（ステップＳ３５）。基板Ｗの吸着失敗の判定まで所定時間の経過を待つ必要がない点、第３の実施形態（図１６のステップＳ２３）と異なる。

基板吸着判定が完了すると、開口４１ａを開放し、開口４１ｄから上部空間Ａ２を負圧にすることで、錘４２を待機時の状態とする。

このように、第４の実施形態では、基板Ｗの吸着成功を圧力計４５による圧力計測結果により判定し、基板Ｗの吸着失敗を基板無し検出センサ４３ｂにより判定する。そのため、迅速に判定結果を得ることができる。

図２２は、図１７の変形例を説明する図である。図１７では、ピストン４２ｂと錘本体４２ａとが一体化されていたが、図２２に示すようにこれらは別個の部材であってもよい。この場合、シリンダ４１内に設けられるピストン４２ｂは、シリンダ４１ｃの上面４１２の開口４１ｃを貫通するピストンロッド４２ｄによって、シリンダ４１の上方に設けられた錘本体４２ａと連結される。そして、錘本体４２ａの一部（例えば下部）に凸部４２ｅを設け、これを位置センサ４４が検出する。

なお、上述した各実施形態において、位置センサや圧力計に代えて、エリア１３１に送り込まれた流体の積算量を測定する積算流量計を用いてもよい。具体的には、図２３Ａに示すように、判定部７３として積算流量計８１を流路１４１に設ける。そして、エリア１３１が所定の圧力となるよう流路１４１に流体を送り込む。

基板Ｗが吸着されている場合、メンブレン１３は膨らまないため、エリア１３１の体積増加は小さい（図２３Ｂ）。よって、エリア１３１に送り込まれる流体の量が（相対的に）少なくてもエリア１３１は所定の圧力となる。一方、基板Ｗが吸着されていない場合、メンブレン１３が膨らむため、エリア１３１の体積増加は大きい（図２３Ｃ）。よって、エリア１３１に（相対的に）多くの流体を送り込まなければ、エリア１３１は所定の圧力とならない。よって、積算流量計８１によって計測される流体の積算流量から、基板Ｗが吸着されているか否かを判定できる。

また、中央のエリア１３１を基板吸着判定に用いる例を示したが、他のエリアを基板吸着判定に用いてもよい。

さらに、各実施形態においては、エリア１３１を加圧し、基板吸着成功時にはエリア１３１の体積増加が小さく、基板吸着失敗時にはエリア１３１の体積増加が大きくなることを利用して基板吸着判定を行うものであった。逆に、エリア１３１を吸引して減圧し、基板吸着成功時にはエリア１３１の体積減少が小さく、基板吸着失敗時にはエリア１３１の体積減少が大きくなることを利用して基板吸着判定を行ってもよい。この場合、メンブレン１３が内側（トップリング本体１１側）に変形可能となるようトップリング１を設計すればよい。

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。

１ トップリング
７ 圧力制御装置
１１ トップリング本体
１２ リテーナリング
１３ メンブレン
１３～１３５ エリア
１４ エアバッグ
１４１～１４６ 流路
２１ 加圧側シリンダ
２１ａ 先端
２１ｂ 閉塞面
２１ｃ 開口
２２ 加圧用ピストン
２３ 駆動側シリンダ
２３ａ 先端
２３ｂ 閉塞面
２３ｃ 開口
２４ 駆動圧力生成部
２５ 駆動用ピストン
２６ 連結部材
２７ プレート
２８ 位置センサ
２８ａ 原点検出センサ
２８ｂ 基板有り検出センサ
２８ｃ 基板無し検出センサ
３１ シリンダ
３１ａ 先端
３１ｂ 閉塞面
３２ 錘
３２ａ 錘本体
３２ｂ ピストン
３２ｃ 上面プレート
３３ ストッパ
３３ａ 肩部
３３ｂ 軸
３４ 位置センサ
３４ａ 原点検出センサ
３４ｂ 基板有り検出センサ
３４ｃ 基板無し検出センサ
４０ 圧力計
４１ シリンダ
４１１ 下面
４１２ 上面
４１３ 側面
４１ａ～４１ｄ 開口
４２ 錘
４２ａ 錘本体
４２ｂ ピストン
４２ｃ 上面プレート
４３ ストッパ
４３ａ 肩部
４４ 位置センサ
４４ａ 原点検出センサ
４４ｂ 基板無し検出センサ
４５ 圧力計
７１ 制御部
７２ 圧力調整手段
７３ 判定部
８１ 積算流量計
１５０ 加圧機構
１５１ 切替手段
１５２ 研磨圧力制御器

Claims (10)

1. 基板を吸着可能な面を有する弾性膜を取り付け可能なトップリング本体であって、前記弾性膜が取り付けられると、前記弾性膜と前記トップリング本体との間に複数のエリアが形成される、トップリング本体と、
   前記複数のエリアのうちの第１エリアに連通する第１ラインと、
   前記複数のエリアのうち前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通する第２ラインと、
   前記第１ラインを介して流体を送り込むことにより前記第１エリアを加圧することが可能であり、前記第２ラインを介して前記第２エリアを負圧にすることが可能である圧力調整手段と、
   前記第１エリアに送り込まれた流体の体積、または、前記第１エリアの圧力に対応する測定値に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されているか否かの判定を行う判定部と、を備え、
   前記圧力調整手段は、前記第１ラインを介して前記第１エリアに流体を送り込む加圧機構を有し、
   前記判定部は、前記第１エリアに流体を送り込む際に移動する前記加圧機構の一部分を、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積に対応する測定値として検知する位置センサを有し、
   前記判定が行われる際、前記第１エリアからの排気は行われない、基板保持装置。
2. 前記判定部は、前記第１エリアの圧力を測定する圧力計を有する、請求項１に記載の基板保持装置。
3. 基板を吸着可能な面を有する弾性膜を取り付け可能なトップリング本体であって、前記弾性膜が取り付けられると、前記弾性膜と前記トップリング本体との間に複数のエリアが形成される、トップリング本体と、
   前記複数のエリアのうちの第１エリアに連通する第１ラインと、
   前記複数のエリアのうち前記第１エリアとは異なる第２エリアに連通する第２ラインと、
   前記第１ラインを介して流体を送り込むことにより前記第１エリアを加圧することが可能であり、前記第２ラインを介して前記第２エリアを負圧にすることが可能である圧力調整手段と、
   前記第１エリアに送り込まれた流体の体積、または、前記第１エリアの圧力に対応する測定値に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されているか否かの判定を行う判定部と、を備え、
   前記圧力調整手段は、前記第１ラインを介して前記第１エリアに流体を送り込む加圧機構を有し、
   前記判定部は、
   前記第１エリアに流体を送り込む際に移動する前記加圧機構の一部分を、前記第１エリアに送り込まれた流体の体積に対応する測定値として検知する位置センサと、
   前記第１エリアの圧力を測定する圧力計と、を有する、基板保持装置。
4. 前記判定部は、
   前記位置センサによる検知結果に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されていないことを判定し、
   前記圧力計による測定結果に基づいて、前記弾性膜に前記基板が吸着されていることを判定する、請求項３に記載の基板保持装置。
5. 前記加圧機構は、シリンダと、前記シリンダのピストンに連結された錘本体と、を有し、
   重力により前記錘本体が下方に移動することによって前記第１エリアに流体を送り込む、請求項４に記載の基板保持装置。
6. 前記ピストンは、前記シリンダの内面と接して上下動可能であり、
   前記シリンダの内部は、前記ピストンによって、下部空間と上部空間とに分割され、
   前記シリンダには、
   前記下部空間に設けられ、前記第１ラインと接続される第１開口と、
   前記下部空間に設けられた第２開口と、
   前記上部空間に設けられ、前記錘本体と前記ピストンとを連結するピストンロッドが貫通する第３開口と、
   前記上部空間に設けられた第４開口と、が設けられる、請求項５に記載の基板保持装置。
7. 前記判定が行われる際、前記第２開口は閉止され、前記第４開口は開放され、
   前記判定が行われた後、前記第２開口は開放され、前記第４開口から前記上部空間を吸引することで、前記錘を上昇させる、請求項６に記載の基板保持装置。
8. 前記第１ラインは、前記シリンダの前記第１開口、および、前記弾性膜に吸着された前記基板を研磨する際に前記第１エリアを加圧する研磨圧力制御部に接続され、
   前記第１ラインを介して、前記第１エリアを前記加圧機構の前記第１開口と連通させるか、前記研磨圧力制御部とを連通させるか、を切り替える切替手段が設けられる、請求項６または７に記載の基板保持装置。
9. 前記判定部は、前記弾性膜に基板が吸着されていない場合に比べて、前記基板が吸着されている場合、前記第１エリアに送り込まれる流体の体積が小さいこと、あるいは、前記第１エリアの圧力が高いことを利用して、判定を行う、請求項１乃至８のいずれかに記載の基板保持装置。
10. 請求項１乃至９のいず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前記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。

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