JP7300297B2 - 積層メンブレン、積層メンブレンを備える基板保持装置および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、積層メンブレン、積層メンブレンを備える基板保持装置および基板処理装置に関する。

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

特開２０１８－１８３８２０号公報 特開２００９－１３１９４６号公報

ＣＭＰ装置においては、研磨対象である基板をトップリングに保持させて、研磨テーブル上に配置された研磨パッドに基板を押しつけながら、基板と研磨パッドを相対移動（たとえば回転）させて基板を研磨する。基板を均一に研磨するために、基板の領域ごとに研磨パッドへの接触圧力を制御することが行われることがある。たとえば、トップリングの基板保持面に、複数の圧力室を備える弾性部材を配置し、それぞれの圧力室の圧力を制御することで基板の領域ごとに研磨パッドへの接触圧力を制御することができる（たとえば、特許文献１、２）。

このような弾性部材は複数の圧力室を備えるように形成される必要があるので、複雑な形状となることが多い。複雑な形状の弾性部材は、対応する形状を備える金型により製造することができる。しかし、複雑な形状を備える金型を作成するのは費用も時間もかかる。また、上述のようにＣＭＰ装置により研磨される基板は、従来のような規格化された一定のサイズの半導体基板だけでなく、不定型な様々なサイズの四角形の基板が存在する。様々なサイズの基板に応じて弾性部材を設計して、それぞれの設計に応じて金型を作成すると費用および時間の負担が非常に大きくなる。そこで、複雑な形状の金型を使用せずに複数の圧力室を備える弾性部材を製造することには利益がある。

一実施形態によれば、基板処理装置の基板保持部に使用される積層メンブレンが提供される。かかる積層メンブレンは、第１シート材料と、前記第１シート材料の上に配置されている第２シート材料と、を有し、前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に固定されている。

一実施形態による、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による、ロードユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による、搬送ユニットを模式的に示す側面図である。 一実施形態による研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による、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、トップリングを研磨テーブル側から見た図である。 一実施形態による、積層メンブレンの３枚のシート材料の接着領域を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を説明するための図である。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を説明するための図である。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を説明するための図である。 一実施形態による、積層メンブレンを製造する方法を示すフローチャートである。 一実施形態による、積層メンブレンを備えるトップリングの一部を示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。 一実施形態による、積層メンブレンの接着領域を概略的に示す断面図である。

以下に、本発明に係る積層メンブレン、積層メンブレンの製造方法、および積層メンブレンを備える基板処理装置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。なお、本明細書において「基板」には、半導体基板、ガラス基板、プリント回路基板だけでなく、磁気記録媒体、磁気記録センサ、ミラー、光学素子や微小機械素子、あるいは部分的に製作された集積回路を含む。

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

＜ロードユニット＞
ロードユニット１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのユニットである。図２は、一実施形態によるロードユニット１００を模式的に示す側面図である。一実施形態において、ロードユニット１００は筐体１０２を備える。筐体１０２は基板ＷＦを受け入れる側に入口開口１０４を備える。図２に示される実施形態においては、右側が入口側である。ロードユニット１００は、入口開口１０４から処理対象である基板ＷＦを受け入れる。ロードユニット１００の上流（図２では右側）には、本開示による基板処理装置１０００による基板ＷＦの処理より前の処理工程が実施される処理装置が配置される。図２に示される実施形態において、ロードユニット１００は、ＩＤリーダー１０６を備える。ＩＤリーダー１０６は、入口開口１０４から受け入れられた基板のＩＤを読み取る。基板処理装置１０００は、読み取ったＩＤに応じて、基板ＷＦに対して各種処理を行う。一実施形態において、ＩＤリーダー１０６はなくてもよい。一実施形態において、ロードユニット１００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

図２に示される実施形態において、ロードユニット１００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。後述の搬送ユニットでの回転機構と同様な構成により、搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向（図２においては左方向）に搬送することができる。図示の実施形態において、ロードユニット１００の筐体１０２は、基板ＷＦの出口開口１０８を有する。ロードユニット１００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ１１２を有する。センサ１１２は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図２に示される実施形態においては、センサ１１２は筐体１０２内に３つ設けられており、１つは入口開口１０４付近に設けられるセンサ１１２ａであり、１つはロードユニット１００の中央付近に設けられるセンサ１１２ｂであり、もう１つは出口開口１０８付近に設けられるセンサ１１２ｃである。一実施形態において、これらのセンサ１１２による基板ＷＦの検知に応じて、ロードユニット１００の動作を制御することができる。たとえば、入口開口１０４付近のセンサ１１２ａが基板ＷＦの存在を検知したら、ロードユニット１００内の搬送ローラ２０２の回転を始動するようにしてもよいし、また、搬送ローラ２０２の回転速度を変更してもよい。また、出口開口１０８付近のセンサ１１２ｃが基板ＷＦの存在を検知したら、後続のユニットである搬送ユニット２００Ａの入口シャッタ２１８を開くようにしてもよい。

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

図２に示されるように、ロードユニット１００は、入口開口１０４および出口開口１０８の付近に、補助ローラ２１４が設けられている。補助ローラ２１４は、搬送ローラ２０２と同程度の高さに配置される。補助ローラ２１４は、ユニットと他のユニットとの間に搬送中の基板ＷＦが落ちないように基板ＷＦを支持する。補助ローラ２１４は、動力源に接続されておらず、自由に回転可能に構成される。

＜搬送ユニット＞
図３は一実施形態による、搬送ユニット２００を模式的に示す側面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送ユニット２００として説明する。

図示の搬送ユニット２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向に搬送することができる。搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４に取り付けられており、ギア２０６を介して、モータ２０８により駆動される。一実施形態において、モータ２０８は、サーボモータとすることができる。サーボモータを使用することで、ローラシャフト２０４および搬送ローラ２０２の回転速度、つまり基板ＷＦの搬送速度を制御することができる。また、一実施形態において、ギア２０６は、マグネットギアとすることができる。マグネットギアは非接触式の動力伝達機構なので、接触式のギアのように摩耗による微粒子の発生が生じず、また、給油などのメンテナンスも不要になる。図示の搬送ユニット２００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサ２１６を有する。センサ２１６は任意の形式のセンサとすることができ、たとえば光学式のセンサとすることができる。図３に示される実施形態においては、センサ２１６は搬送ユニット２００に７個（２１６ａ～２１６ｇ）設けられている。一実施形態において、これらのセンサ２１６ａ～２１６ｇによる基板ＷＦの検知に応じて、搬送ユニット２００の動作を制御することができる。図３に示されるように、搬送ユニット２００は、搬送ユニット２００内に基板ＷＦを受け入れるために開閉可能な入口シャッタ２１８を有する。

図３に示されるように、搬送ユニット２００は、ストッパ２２０を有する。ストッパ２２０は、ストッパ移動機構２２２に接続されており、ストッパ２２０は搬送ローラ２０２上を移動する基板ＷＦの搬送経路内に進入可能である。ストッパ２２０が基板ＷＦの搬送経路内に位置しているときは、搬送ローラ２０２上を移動する基板ＷＦの側面がストッパ２２０に接触し、移動中の基板ＷＦをストッパ２２０の位置で停止させることができる。また、ストッパ２２０が基板ＷＦの搬送経路から退避した位置にあるときは、基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上を移動することができる。ストッパ２２０による基板ＷＦの停止位置は、後述のプッシャ２３０が搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取ることができる位置（基板受け渡し位置）である。

図３に示されるように、搬送ユニット２００はプッシャ２３０を有する。プッシャ２３０は、複数の搬送ローラ２０２の上にある基板ＷＦを、複数の搬送ローラ２０２から離れるように持ち上げることができるように構成される。またプッシャ２３０は、保持している基板ＷＦを搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２に受け渡すことができるように構成される。

プッシャ２３０は、第１ステージ２３２および第２ステージ２７０を備える。第１ステージ２３２は、基板ＷＦをプッシャ２３０から後述するトップリング３０２に受け渡す時に、トップリング３０２のリテーナ部材３を支持するためのステージである。第１ステージ２３２は、トップリング３０２のリテーナ部材３を支持するための複数の支持柱２３４を備える。第２ステージ２７０は、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取るためのステージである。第２ステージ２７０は、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを受け取るための複数の支持柱２７２を備える。第１ステージ２３２および第２ステージ２７０は、第１昇降機構により高さ方向に移動可能である。第２ステージ２７０はさらに第２昇降機構により、第１ステージ２３２に対して高さ方向に移動可能である。第１昇降機構および第２昇降機構により、第１ステージ２３２および第２ステージ２７０が上昇すると、第１ステージ２３２の支持柱２３４および第２ステージ２７０の支持柱２７２の一部が搬送ローラ２０２およびローラシャフト２０４の間を通って、搬送ローラ２０２よりも高い位置にくる。搬送ローラ２０２上を搬送された基板ＷＦは、ストッパ２２０により基板受け渡し位置で停止される。その後、第１昇降機構により第１ステージ２３２および第２ステージ２７０を上昇させて、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを第２ステージ２７０の支持柱２７２により持ち上げる。その後、トップリング３０２のリテーナ部材３を第１ステージ２３２の支持柱２３４で支持しながら、第２昇降機構で基板ＷＦを保持した第２ステージ２７０を上昇させる。真空吸着などにより第２ステージ２７０上の基板ＷＦをトップリング３０２で受け取り保持する。

一実施形態において、搬送ユニット２００は洗浄部を有する。図３に示されるように、洗浄部は洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２の上側に配置される上洗浄ノズル２８４ａと、下側に配置される下洗浄ノズル２８４ｂとを有する。上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂは、図示しない洗浄液の供給源に接続される。上洗浄ノズル２８４ａは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの上面に洗浄液を供給するように構成される。下洗浄ノズル２８４ｂは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの下面に洗浄液を供給するように構成される。上洗浄ノズル２８４ａおよび下洗浄ノズル２８４ｂは、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦの幅と同程度、またはそれ以上の幅を備え、基板ＷＦが搬送ローラ２０２上を搬送されることで、基板ＷＦの全面が洗浄されるように構成される。図３に示されるように、洗浄部は、搬送ユニット２００のプッシャ２３０の基板受け渡し場所よりも下流側に位置している。

＜研磨ユニット＞
図４は、一実施形態による研磨ユニット３００の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨ユニット３００として説明する。

図４に示すように、研磨ユニット３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッドを構成するトップリング３０２とを備えている。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、そのテーブルシャフト３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。

研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給されるようになっている。また、図４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。

図４には示されていないが、一実施形態において、研磨ユニット３００は、液体、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（図１参照）。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

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

なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ８００（「ＳＵＢＡ」は登録商標）、ＩＣ－１０００、ＩＣ－１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等（「ｓｕｒｆｉｎ」は登録商標）がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ－１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。

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

一実施形態による研磨ユニット３００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａをドレッシングするドレッシングユニット３５６を備えている。このドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシ
ャフト５１と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持する揺動アーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下部はドレッシング部材５０ａにより構成され、このドレッシング部材５０ａの下面には針状のダイヤモンド粒子が付着している。

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

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

次に、一実施形態による研磨ユニット３００におけるトップリング３０２について説明する。図５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５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６は、一実施形態による、トップリング３０２を研磨テーブル３５０側から見た図である。

図５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、トップリング本体２に保持された基板が研磨中にトップリング本体２から飛び出すのを防止するためのリテーナ部材３とを有する。また、リテーナ部材３は、研磨面３５２ａを直接押圧するように構成されてもよい。また、リテーナ部材３は、研磨面３５２ａに接触しないように構成されてもよい。トップリング本体２はトップリングシャフト１８に連結されており、トップリングシャフト１８の回転とともに回転可能に構成される。トップリング本体２は、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。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、図６に示さるように細長い長方形の板状の部材である。図６に示される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の各辺の外周部に設けられている。また、一実施形態において、図６に示されるようにリテーナ部材３は複数の溝３ａを備えている。図６に示されるリテーナ部材３は、トップリング３０２の内側から外側に延びる溝３ａが形成されている。なお、一実施形態において、溝３ａを備えてないリテーナ部材３を採用してもよい。トップリング本体２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属や、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。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）が取り付けられている。なお、トップリング本体２は、複数の部材を結合させて構成されてもよい。

一実施形態において、弾性膜（メンブレン）は、図示のような複数のシート材料を積層させた積層メンブレン３２０である。本開示において「シート材料」は、力を加えていない自然な状態において、材料の厚さを除いて二次元構造からなる材料を意味する。すなわち、シート材料は、力を加えていない自然な状態において、厚さ方向に構造的、形状的な特徴を備えていない。一実施形態において、積層メンブレン３２０を構成する各シート材
料は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコー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。

図５に示されるように、積層メンブレン３２０において、隣接するシート材料の一部が互いに接着されている。そのため、積層メンブレン３２０は、複数の圧力室を備える。図５に示される実施形態においては、積層メンブレン３２０は、３枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃから形成されており、第１圧力室３２２ａ、第２圧力室３２２ｂ、第３圧力室３２２ｃを備える。図５に示される実施形態において、３枚のシート材料は、基板側から第１シート材料３２０ａ、第２シート材料３２０ｂ、および第３シート材料３２０ｃと記載する。図５に示される実施形態において、第１シート材料３２０ａは、リテーナ部材３と第１メンブレンホルダ３２５により端部が保持されている。また、第２シート材料３２０ｂは、第１メンブレンホルダ３２５および第２メンブレンホルダ３２７により端部が保持されている。第３シート材料３２０ｃは、第２メンブレンホルダ３２７およびトップリング本体２により端部が保持されている。図示のように、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとの間に第１圧力室３２２ａが画定され、第２シート材料３２０ｂと第３シート材料３２０ｃとの間に第２圧力室３２２ｂが画定され、第３シート材料３２０ｃとトップリング本体２との間に第３圧力室３２２ｃが画定されている。図５に示される実施形態においては、第１圧力室３２２ａには流路１１が接続され、第２圧力室３２２ｂには流路１２が接続され、第３圧力室３２２ｃには流路１３が接続されている。各流路１１、１２、１３は、流体源（たとえば、高圧縮した空気または窒素）および／または真空源に連結可能であり、各圧力室３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃの圧力をそれぞれ独立して制御することができる。

一実施形態において、積層メンブレン３２０は、図５に示されるように、真空吸着孔３２８を備えることができる。真空吸着孔３２８は、積層メンブレン３２０の下に基板ＷＦを真空吸着させるために使用される。また、真空吸着孔３２８は、トップリング３０２から基板を取り外すのに使用することもできる。たとえば、真空吸着孔３２８から流体（たとえば空気または窒素）を供給することで積層メンブレン３２０の下に保持された基板ＷＦを取り外すことができる。

図７は一実施形態による積層メンブレン３２０の３枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃの接着領域を示す斜視図である。図７に示される実施形態において、第１シート材料３２０ａが基板に接触する一番下に配置されており、第２シート材料３２０ｂがその上に配置され、第３シート材料３２０ｃが一番上に配置される。図示の実施形態において、第２シート材料３２０ｂのハッチングされた領域と第１シート材料３２０ａが接着される。また、第３シート材料３２０ｃのハッチングされた領域と第２シート材料３２０ｂが接着される。また、図７に示されるように、第１シート材料３２０ａには４つの真空吸着孔３２８が形成されており、さらに、第２シート材料３２０ｂおよび第３シート材料３２０ｃの対応する位置にそれぞれ真空吸着孔３２８が形成されている。図７に示されるように３枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを接着させて積層させることで、図５に示される３つの圧力室３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃを形成することができる。なお、図５、７に示される積層メンブレン３２０の構成は一例であり、シート材料の数や接着領域は任意である。

図８は一実施形態による積層メンブレン３２０を製造する方法を説明するための図である。図９は、一実施形態による、積層メンブレン３２０を製造する方法を示すフローチャートである。まず、積層させるシート材料を用意する。図示の例では、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂを準備する。第１シート材料３２０ａは、基板に接触する一番下に配置されるシート材料とすることができる。また、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂは、たとえば加硫済のゴム材料とすることができる。一
例として第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂとして、シリコーンゴムを使用することができる。なお、第２シート材料３２０ｂは第１シート材料３２０ａと同一の材料でもよく、異なる材料でもよい。

次に、第１シート材料３２０ａの上表面の一部および第２シート材料３２０ｂの下表面の一部に表面改質処理を施す。表面改質処理は、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂの接着させる領域に施す。一般に、ゴム材料は接着剤により接着するのが困難であるので、シート材料の表面を改質して接着剤により接着しやすくする。表面改質処理は、たとえば、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂの表面に親水性の高い酸化ケイ素膜を形成するものとすることができる。表面改質処理として、たとえばフレイムボンド（登録商標）を施すことができる。

次に、第１シート材料３２０ａの表面改質処理を施した領域および／または第２シート材料３２０ｂの表面改質処理を施した領域に接着剤を付与する。接着剤は、シート材料の弾性を維持できるように弾性接着剤であることが望ましい。

次に、第１シート材料３２０ａの上に第２シート材料３２０ｂを配置して、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとを接着する。図示の例では、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂを接着する方法を示しているが、同様の方法でさらに多くのシート材料を積層させることができる。このような手順で任意の数の複数のシート材料を接着して積層させて積層メンブレン３２０を形成することができる。また、上記の方法においては、隣接するシート材料の任意の領域を接着することができる。また、上記の実施形態による方法では、複雑な三次元構造を持たない二次元構造のシート材料のみを使用するので、複雑な形状を備える金型を使用せずに複数の圧力室３２２を備える積層メンブレン３２０を形成することができる。

図１０は一実施形態による積層メンブレン３２０を製造する方法を説明するための図である。図１１は、一実施形態による、積層メンブレン３２０を製造する方法を示すフローチャートである。まず、第１シート材料３２０ａを金型内に配置する。この金型は、第１シート材料３２０ａおよびその後に積層する第２シート材料３２０ｂなどを安定して配置できる形状であればよく、単純な形状のものとすることができる。たとえば、金型は第１シート材料３２０ａの外形と一致する平坦な底面を備える凹部を画定する金型とすることができる。第１シート材料３２０ａは、基板に接触する一番下に配置されるシート材料とすることができる。また、第１シート材料３２０ａは、たとえば加硫済のゴム材料とすることができる。一例として第１シート材料３２０ａとして、シリコーンゴムを使用することができる。

次に、第１シート材料３２０ａの上表面の一部にフッ素樹脂製のシートを配置する。フッ素樹脂製のシートはたとえばポリテトラフルオロエチレンのシート（ＰＴＦＥシート）とすることができる。ＰＴＦＥシートは、第２シート材料３２０ｂに接着させない領域に配置する。次に、第１シート材料３２０ａの上に第２シート材料３２０ｂを配置する。一実施形態において、第２シート材料３２０ｂは未加硫のゴム材料とすることができる。その後、第２シート材料３２０ｂに対して加硫処理を施す。加硫処理はたとえば第２シート材料３２０ｂを加圧および加熱することで行うことができる。加硫処理を施すことで、ＰＴＦＥシートが配置された領域以外において、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとを接着することができる。加硫処理をしたらＰＴＦＥシートを取り除く。

図１０および図１１で説明した方法では任意の数のシート材料を積層させて積層メンブレン３２０を形成することができる。また、上記の方法においては、隣接するシート材料の任意の領域を接着することができる。たとえば、加硫処理をした第２シート材料３２０
ｂの上にＰＴＦＥシートを配置し、その上に未加硫のゴム材料からなるシート材料を配置し、加硫処理を施し、ＰＴＦＥシートを取り除くことを繰り返すことで、任意の数のシート材料の任意の領域を接着することができる。上記の実施形態による方法では、複雑な三次元構造を持たない二次元構造のシート材料のみを使用するので、単純な形状の金型を使用するだけで、複雑な形状を備える金型を使用せずに複数の圧力室３２２を備える積層メンブレン３２０を形成することができる。

図１２は一実施形態による積層メンブレン３２０を製造する方法を説明するための図である。図１３は、一実施形態による、積層メンブレン３２０を製造する方法を示すフローチャートである。まず、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂを用意する。第１シート材料３２０ａは、基板に接触する一番下に配置されるシート材料とすることができる。第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂは、たとえば加硫済のゴム材料とすることができる。一例として第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂとして、シリコーンゴムを使用することができる。

次に、第１シート材料３２０ａの上表面の一部、および／または、第２シート材料の下表面の一部にフッ素樹脂コーティングを施す。フッ素樹脂コーティングは、たとえばＰＴＦＥコーティングとすることができる。ＰＴＦＥコーティングは、第１シート材料３２０ａにおいて、第２シート材料３２０ｂに接着させない領域に施すことができる。また、ＰＴＦＥコーティングは、第２シート材料３２０ｂにおいて、第１シート材料３２０ａに接着させない領域に施すことができる。

次に、第１シート材料３２０ａを金型内に配置する。この金型は、第１シート材料３２０ａおよびその後に積層する第２シート材料３２０ｂなどを安定して配置できる形状であればよく、単純な形状のものとすることができる。たとえば、金型は第１シート材料３２０ａの外形と一致する平坦な底面を備える凹部を画定する金型とすることができる。

次に、第１シート材料３２０ａの上表面の一部、および／または第２シート材料３２０ｂの下表面の一部、に未加硫のゴム材料を配置する。未加硫のゴム材料は、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂと接着させる領域に配置することができる。その後、第２シート材料３２０ｂの下表面が第１シート材料３２０ａの上表面に接するように、第２シート材料３２０ｂを第１シート材料３２０ａの上に配置する。次に、加硫処理を施すことで、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂを接着する。加硫処理はたとえば第２シート材料３２０ｂの上から加圧および加熱を行うことで行うことができる。加硫処理を施すことでＰＴＦＥコーティングがされた領域以外の未加硫ゴムが付与された領域において、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとを接着することができる。

図１２および図１３で説明した方法では任意の数のシート材料を積層させて積層メンブレン３２０を形成することができる。また、上記の方法においては、隣接するシート材料の任意の領域を接着することができる。また、上記の実施形態による方法では、複雑な三次元構造を持たない二次元構造のシート材料のみを使用するので、単純な形状の金型を使用するだけで、複雑な形状を備える金型を使用せずに複数の圧力室３２２を備える積層メンブレン３２０を形成することができる。また、図１２および図１３においては、２つのシート材料を接着する場合を説明したが、一実施形態として、隣接するシート材料の接着する領域に未加硫ゴム材料を配置し、接着しない領域にＰＴＦＥコーティングを行うようにして３以上のシート材料を積層させてもよい。その場合、３以上の全てのシート材料を積層させた後に加硫処理を行うことで全てのシート材料を１度の加硫処理で接着することができる。

図１４は、一実施形態による、積層メンブレン３２０を備えるトップリング３０２の一部を示す断面図である。図１４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、全体として略四角形の形状であり（図４参照）、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、ボルトなどによりトップリングシャフト１８（図４）に連結される。また、中間部材３０４は、ボルトなどにより上部材３０３に連結される。下部材３０６は、ボルトなどにより上部材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１４に示されるように、下部材３０６の下面には、基板ＷＦの裏面に接触する積層メンブレン３２０が取り付けられている。この積層メンブレン３２０は、上述したようにシート材料から形成されている。図１４に示される実施形態において、積層メンブレン３２０は４枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄから形成されている。図示のように、基板に接触する一番下の第１シート材料３２０ａは、リテーナ部材３とリテーナガイド４１６とに挟まれて保持されている。第１シート材料３２０ａの上に配置されている第２シート材料３２０ｂは、ホルダ３１６ｂと下部材３０６とに挟まれ、また、リテーナガイド４１６とリテーナ支持ガイド４１２とに挟まれて保持されている。第２シート材料３２０ｂの上に配置されている第３シート材料３２０ｃは、ホルダ３１６ｃと下部材３０６とに挟まれて保持されている。第３シート材料３２０ｃの上に配置されている第４シート材料３２０ｄは、ホルダ３１６ｄと下部材３０６とに挟まれて保持されている。図１４に示される実施形態において、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとの間に第１圧力室３２２ａが画定され、第２シート材料３２０ｂと第３シート材料３２０ｃとの間に第２圧力室３２２ｂが画定され、第３シート材料３２０ｃと第４シート材料３２０ｄとの間に第３圧力室３２２ｃが画定され、第４シート材料３２０ｄと下部材３０６との間に第４圧力室３２２ｄが画定されている。シート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、ホルダ等の各部材に挟まれ、かつ、各圧力室３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄに供給される流体をシールする部分になる。第１圧力室３２２ａ、第２圧力室３２２ｂ、第３圧力室３２２ｃ、および第４圧力室３２２ｄには、それぞれ図示しない流路が連通している。各流路は、流体源（たとえば、高圧縮した空気または窒素）および／または真空源に連結可能であり、各圧力室３２２ａ～３２２ｄの圧力をそれぞれ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１４に示される実施形態において、基板ＷＦに近い側（図１４の下側）の第１シート材料３２０ａから、基板ＷＦに遠い側（図１４の上側）の第４シート材料３２０ｄに向かうほどにトップリング本体２の内側または中心側で固定されている。また、基板ＷＦに近い側の第１シート材料３２０ａから、基板ＷＦに遠い側の第４シート材料３２０ｄに向かうほどにシート材料の寸法が小さくなっている。

図１４に示される実施形態において、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、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、流体源から加圧した流体（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１４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との間には第２シート材料３２０ｂの端部が保持されている。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。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、ボルトなど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、全体としてトップリング３０２の全体形状に適合する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、リテーナ部材が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１４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。

一実施形態において、下部ハウジング４０４には、周方向（紙面に垂直な方向）に複数のシリンダ４０６が形成されており、それぞれのシリンダ４０６にダイアフラム４０８お
よびピストン４１０が配置されている。同一の形状のシリンダ４０６、ダイアフラム４０８、ピストン４１０を用いることで、これらを製造するコストを低減することが可能になる。たとえば、寸法の異なるトップリング本体２を製造する場合でも、同一の部品であるダイアフラム４０８、ピストン４１０を使用することができ、トップリング本体２の大きさに応じて使用する数を変更するように設計することができる。

図１４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。リテーナ支持フレーム４２０は、ボルトなどにより下部材３０６に固定される。

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。たとえば、四角形のリテーナ支持フレーム４２０の各辺にそれぞれ３個設けられている。一実施形態においては、支持ローラ４５０を各辺にそれぞれ３個設けているが、他の実施形態として支持ローラ４５０を各辺に１個ずつ設けてもよいし、それぞれ２個以上設けてもよい。

上述の実施形態において、支持ローラ４５０は、研磨中に基板ＷＦから受ける水平方向の荷重を支持することができる。たとえば、図１４に示される状態において、基板ＷＦからリテーナ部材３に左方向に力が加わるとする。その場合、トップリング３０２の右側にあるリテーナ部３８０（図１４）のリテーナ支持ガイド４１２に取り付けられた支持パッド４１８が支持ローラ４５０を左方向に押し付ける。支持ローラ４５０のシャフト４２４は、リテーナ支持フレーム４２０に固定されており、リテーナ支持フレーム４２０は下部材３０６に固定されている。そのため、リテーナ部材３に水平方向の力が与えられたときに、支持ローラ４５０がその荷重を受けてリテーナ部材３が水平方向に移動することを防止することができる。

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。

図１４に示される実施形態において、積層メンブレン３２０の各シート部材３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄの接着領域は任意である。図１５Ａ～図１５Ｄは、積層メンブレン３２０の接着領域の例を示す図である。図１５Ａに示される実施形態による積層メンブレン３２０は、４枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄが積層されている。図１５Ａに示される積層メンブレン３２０は、第１圧力室３２２ａが形成される領域を除いて、第２シート材料３２０ｂの下表面が第１シート材料３２０ａの上表面に接着されている。第３シート材料３２０ｃの下表面は、第２圧力室３２２ｂが形成される領域を除いて、第２シート材料３２０ｂの上表面に接着されている。第４シート材料３２０ｄの下表面は、第３圧力室３２２ｃが形成される領域を除いて、第３シート材料３２
０ｃの上表面に接着されている。なお、図１５Ａには、基板ＷＦを真空吸着させるための真空吸着孔３２８は示されてないが、真空吸着孔を備えてもよいし、備えなくてもよい。図１５Ａに示される実施形態においては、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとの間に第１圧力室３２２ａが画定され、第２シート材料３２０ｂと第３シート材料３２０ｃとの間に第２圧力室３２２ｂが画定され、第３シート材料３２０ｃと第４シート材料３２０ｄとの間に第３圧力室３２２ｃが画定され、第４シート材料３２０ｄと下部材３０６との間に第４圧力室３２２ｄが画定される。図１４Ａに示される実施形態においては、外側から中央に向かって第１圧力室３２２ａ、第２圧力室３２２ｂ、第３圧力室３２２ｃ、および第４圧力室３２２ｄが画定されている。そのため、各圧力室３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄの圧力を制御することで、積層メンブレン３２０の下に保持された基板ＷＦの研磨パッド３５２への押圧力を領域ごとに制御することができる。

図１５Ｂに示される実施形態においては、積層メンブレン３２０は、４枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄが積層されている。図１５Ｂに示される積層メンブレン３２０は、第２シート材料３２０ｂの下側表面の一部と、第１シート材料３２０ａの上表面の一部が接続されている。図１５Ｂに示される接着領域はシート材料の周方向に延びている。したがって、図１５Ｂに示される実施形態においては、第１シート材料３２０ａと第２シート材料３２０ｂとの接続領域は、第１圧力室３２２ａを境界付けている。図１５Ｂに示される実施形態において、第２シート材料３２０ｂ、第３シート材料３２０ｃ、および第４シート材料３２０ｄの間は接着されていない。また、図１５Ｂに示される実施形態において、積層メンブレン３２０は、基板ＷＦを真空吸着させるための真空吸着孔を備えていない。

図１５Ｂに示される実施形態において、研磨中は、基板ＷＦは第１シート材料３２０ａの表側表面（下側表面）に保持される。研磨中に、基板の中心側から外側に向かって、第４圧力室３２２ｄ、第３圧力室３２２ｃ、第２圧力室３２２ｂの順に圧力室内の圧力が大きくなるように制御されれば、シート材料の間の接着が無くても、圧力室ごとに基板ＷＦの研磨パッド３５２への押圧力を制御することができる。一方、基板ＷＦの研磨が終了して、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際には、第１圧力室３２２ａに陽圧を与え、第２圧力室３２２ｂ、第３圧力室３２２ｃ、および第４圧力室３２２ｄに負圧を与えることで、吸盤のように基板ＷＦを第１シート材料３２０ａの下に保持して、研磨パッド３５２から基板ＷＦを引き離すことができる。

図１５Ｃに示される実施形態においては、積層メンブレン３２０は、４枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄが積層されている。図１５Ｃに示される積層メンブレン３２０は、第２シート材料３２０ｂと第１シート材料３２０ａとを貫通する真空吸着孔３２８が設けられている。図１５Ｃの実施形態においては、真空吸着孔３２８の周りにおいて、第２シート材料３２０ｂと第１シート材料３２０ａとが接着されている。図１５Ｃの実施形態においては、第２圧力室３２２ｂを真空引きすることで、基板ＷＦを積層メンブレン３２０の下に保持することができる。さらに、一実施形態において、図１５Ｃに示されるように、第２圧力室３２２ｂと第３圧力室３２２ｃとの境界になる領域において、図示のように第３シート材料３２０ｃと第２シート材料３２０ｂとが周方向に渡って接着されている。かかる接着は、第２圧力室３２２ｂを真空引きしたときに、スラリー等を含む液体が真空吸着孔３２８から第２圧力室３２２ｂ内に進入し、さらに第３シート材料３２０ｃと第２シート材料３２０ｂとの間に浸入することを防止するためである。

図１５Ｃに示される実施形態において、研磨中は、基板ＷＦは第１シート材料３２０ａの表側表面に保持される。研磨中に、基板の中心側から外側に向かって、第４圧力室３２２ｄ、第３圧力室３２２ｃ、第２圧力室３２２ｂ、第１圧力室３２２ａの順に圧力室内の圧力が大きくなるように制御されれば、圧力室ごとに基板ＷＦの研磨パッド３５２への押
圧力を制御することができる。一方、基板ＷＦの研磨が終了して、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際には、第２圧力室３２２ｂを含む全ての圧力室に負圧を与えることで、真空吸着により基板ＷＦを第１シート材料３２０ａの下に保持して、研磨パッド３５２から基板ＷＦを引き離すことができる。なお、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際には、第２圧力室３２２ｂに負圧を与えれば、第１圧力室３２２ａ、第３圧力室３２２ｃ、および第４圧力室３２２ｄは大気圧でもよい。

図１５Ｄに示される実施形態においては、積層メンブレン３２０は、４枚のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄが積層されている。図１５Ｄに示される積層メンブレン３２０は、第２シート材料３２０ｂと第１シート材料３２０ａとを貫通する真空吸着孔３２８が設けられている。図１５Ｄの実施形態においては、真空吸着孔３２８の周りにおいて、第２シート材料３２０ｂと第１シート材料３２０ａとが接着されている。また、図１５Ｄに示されるように、第２圧力室３２２ｂと第３圧力室３２２ｃとの境界になる領域において、図示のように第３シート材料３２０ｃと第２シート材料３２０ｂとが周方向に渡って接着されている。さらに、図１５Ｄに示されるように、第２圧力室３２２ｂと第１圧力室３２２ａとの境界になる領域において、図示のように第２シート材料３２０ｂと第１シート材料３２０ａとが接着されている。図１５Ｄに示される実施形態は、図１５Ｂと図１５Ｃの実施形態を組み合わせたものともいえる。

図１５Ｄに示される実施形態において、研磨中は、基板ＷＦは第１シート材料３２０ａの表側表面に保持される。研磨中において、第４圧力室３２２ｄの圧力を第３圧力室３２２ｃよりも大きくすれば、第４シート材料３２０ｄと第３シート材料３２０ｃとの間に接着層が無くても、圧力室ごとに基板ＷＦの研磨パッド３５２への押圧力を制御することができる。一方、基板ＷＦの研磨が終了して、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際には、第１圧力室３２２ａに陽圧を与え、第２圧力室３２２ｂ、第３圧力室３２２ｃ、および第４圧力室３２２ｄに負圧を与えることで、基板ＷＦを真空吸着させるとともに吸盤のように基板ＷＦを第１シート材料３２０ａの下に保持して、研磨パッド３５２から基板ＷＦを引き離すことができる。なお、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際に、第３圧力室３２２ｃおよび第４圧力室３２２ｄは大気圧でもよい。

図１６Ａは、一実施形態による、積層メンブレン３２０の接着領域の例を示す図である。図１６Ａに示される実施形態による積層メンブレン３２０は、複数のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅが積層されている。図１６Ａに示されるように、第１シート材料３２０ａの上表面の一部が、第２シート材料３２０ｂの下表面の一部に接着されている。そのため、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂにより第１圧力室３２２ａが画定される。また、図１６Ａに示されるように、第１シート材料３２０ａの上表面の一部が、第３シート材料３２０ｃの下表面の一部に接着されている。そのため、第１シート材料３２０ａ、第２シート材料３２０ｂ、および第３シート材料３２０ｃにより第２圧力室３２２ｂが画定される。図１６Ａに示される接着領域はシート材料の円周方向に延びている。なお、図１６Ａに示されるように、第２圧力室３２２ｂは、第１圧力室３２２ａに隣接しており、第２圧力室３２２ｂは、第１圧力室３２２ａの内側に位置している。図１６Ａに示されるように、第１シート材料３２０ａの中心付近において、第１シート材料３２０ａの上側に、第４シート材料３２０ｄが配置されている。図示のように、第１シート材料３２０ａ、第３シート材料３２０ｃ、および第４シート材料３２０ｄにより第３圧力室３２２ｃが画定される。なお、第１シート材料３２０ａと第４シート材料３２０ｄとは接着されていない。図１６Ａに示されるように、第１シート材料３２０ａおよび第４シート材料３２０ｄの中心付近において、第４シート材料３２０ａの上側に、第５シート材料３２０ｅが配置されている。図示のように、第４シート材料３２０ｄ、および第５シート材料３２０ｅにより第４圧力室３２２ｄが画定される。また、図示のように第５シート材料３２０ｅにより第５圧力室３２２ｅが画定される。なお、第
４シート材料３２０ｄと第５シート材料３２０ｅとは接着されていない。図１６Ａに示されるように、第２圧力室３２２ｂを画定している第１シート部材３２０ａの一部に真空吸着孔３２８が設けられている。

図１６Ｂは、一実施形態による、積層メンブレン３２０の接着領域の例を示す図である。図１６Ｂに示される実施形態による積層メンブレン３２０は、複数のシート材料３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅが積層されている。図１６Ｂに示されるように、第１シート材料３２０ａの上表面の一部が、第２シート材料３２０ｂの下表面の一部に接着されている。そのため、第１シート材料３２０ａおよび第２シート材料３２０ｂにより第１圧力室３２２ａが画定される。また、図１６Ｂに示されるように、第２シート材料３２０ｂおよび第３シート材料３２０ｃにより第２圧力室３２２ｂが画定される。なお、第２シート材料３２０ｂおよび第３シート材料３２０ｃは同一のシート材料でもよく、図１６Ｂに示される例においては、接着領域から外側の部分を第２シート材料３２０ｂとし、接着領域から内側の部分を第３シート材料３２０ｃとしている。図１６Ｂに示されるように、第１シート材料３２０ａの上表面の一部が、第４シート材料３２０ｄの下表面の一部に接着されている。そのため、第１シート材料３２０ａ、第３シート材料３２０ｃ、および第４シート材料３２０ｄにより第３圧力室３２２ｃが画定される。なお、図１６Ｂに示される接着領域はシート材料の円周方向に延びている。図１６Ｂに示されるように、第１シート材料３２０ａの中心付近において、第１シート材料３２０ａの上側に、第５シート材料３２０ｅが配置されている。図示のように、第１シート材料３２０ａ、第４シート材料３２０ｄ、および第５シート材料３２０ｅにより第４圧力室３２２ｄが画定される。なお、第１シート材料３２０ａと第５シート材料３２０ｅとは接着されていない。また、図示のように第５シート材料３２０ｅにより第５圧力室３２２ｅが画定される。図１６Ｂに示されるように、第３圧力室３２２ｃを画定している第１シート部材３２０ａの一部に真空吸着孔３２８が設けられている。

以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。なお、上述においては、トップリングは四角形の基板を保持するものとして説明し、積層メンブレンも四角形の基板に対応する形状として図示および説明したが、トップリングを円形の基板を保持するものとして、積層メンブレンも円形の基板に対応する形状としてもよい。

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、基板処理装置の基板保持部に使用される積層メンブレンが提供され、かかる積層メンブレンは、第１シート材料と、前記第１シート材料の上に配置されている第２シート材料と、を有し、前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に固定されている。

［形態２］形態２によれば、形態１による積層メンブレンにおいて、前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に接着剤により固定されている。

［形態３］形態３によれば、形態１による積層メンブレンにおいて、前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に加硫接着により固定されている。

［形態４］形態４によれば、基板処理装置の基板保持部が提供され、かかる基板保持部
は、形態１から形態３のいずれか１つの形態の積層メンブレンを有し、前記積層メンブレンの基板保持面に基板が保持されるように構成されている。

［形態５］形態５によれば、形態４の基板保持部において、前記第１シート材料を位置決めするための第１ホルダと、前記第２シート材料を位置決めするための第２ホルダと、を有し、前記第１シート材料と前記第２シート材料との間に第１圧力室が画定されている。

［形態６］形態６によれば、基板処理装置の基板保持部に使用される積層メンブレンの製造方法が提供され、かかる製造方法は、第１シート材料および第２シート材料を用意するステップと、前記第１シート材料の上表面の一部および前記第２シート材料の下表面の一部に表面改質処理をするステップと、前記第１シート材料の前記上表面の一部および／または前記第２シート材料の前記下表面の一部に接着剤を配置するステップと、前記第１シート材料の前記上表面の上に前記第２シート材料の前記下表面を配置するステップと、を有する。

［形態７］形態７によれば、基板処理装置の基板保持部に使用される積層メンブレンの製造方法が提供され、かかる製造方法は、積層メンブレンの外形を規定する金型内に第１シート材料を配置するステップと、前記第１シート材料の上表面の一部にフッ素樹脂シートを配置するステップと、前記第１シート材料の前記上表面の上に、未加硫ゴムを含む第２シート材料を配置するステップと、前記第２シート材料に加硫処理を施すステップと、
前記フッ素樹脂シートを取り除くステップと、を有する。

［形態８］形態８によれば、基板処理装置の基板保持部に使用される積層メンブレンの製造方法が提供され、かかる製造方法は、第１シート材料および／または第２シート材料の一部にフッ素樹脂コーティングを行うステップと、積層メンブレンの外形を規定する金型内に前記第１シート材料を配置するステップと、前記第１シート材料の上表面の一部および／または第２シート材料の下表面の一部に未加硫ゴムを配置するステップと、
前記未加硫ゴムが配置された前記第１シート材料の上に前記第２シート材料を配置するステップと、前記未加硫ゴムに加硫処理を施すステップと、を有する。

［形態９］形態９によれば、基板処理装置が提供され、かかる基板処理装置は、回転可能なテーブルと、形態４または形態５に記載の基板保持部と、を有し、前記テーブル上に配置される研磨パッドと前記基板保持部に保持される基板とを接触させた状態で前記テーブルを回転させることで基板を研磨するように構成されている。

２…トップリング本体
３…リテーナ部材
５０…ドレッサ
１００…ロードユニット
２００…搬送ユニット
３００…研磨ユニット
３０２…トップリング
３０３…上部材
３０４…中間部材
３０６…下部材
３１６ｂ…ホルダ
３１６ｃ…ホルダ
３１６ｄ…ホルダ
３２０…積層メンブレン
３２０ａ…第１シート材料
３２０ｂ…第２シート材料
３２０ｃ…第３シート材料
３２０ｄ…第４シート材料
３２０ｅ…第５シート材料
３２２…圧力室
３２２ａ…第１圧力室
３２２ｂ…第２圧力室
３２２ｃ…第３圧力室
３２２ｄ…第４圧力室
３２２ｅ…第５圧力室
３２５…第１メンブレンホルダ
３２７…第２メンブレンホルダ
３２８…真空吸着孔
３５０…研磨テーブル
３５２…研磨パッド
３５６…ドレッシングユニット
３６０…揺動アーム
３６２…支軸
３８０…リテーナ部
５００…乾燥ユニット
６００…アンロードユニット
９００…制御装置
１０００…基板処理装置
ＷＦ…基板

Claims (10)

1. 基板処理装置の基板保持部であって、
   積層メンブレンを有し、前記積層メンブレンは、
   第１シート材料と、
   前記第１シート材料の上に配置されている第２シート材料と、を有し、
   前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に固定され、
   前記第１シート材料と前記第２シート材料との間に第１圧力室が画定され、
   前記第１圧力室に第１流路が接続されており、
   前記基板保持部は、保持された基板が基板保持部から飛び出すのを防止するためのリテーナ部材と、
   前記第１シート材料を位置決めするための第１ホルダと、
   前記第２シート材料を位置決めするための第２ホルダと、を有し、
   前記第１シート材料は、前記リテーナ部材と前記第１ホルダとにより端部が保持されており、
   前記第２シート材料は、前記第１ホルダと前記第２ホルダとにより端部が保持されている、
   基板保持部。
2. 請求項１に記載の基板保持部であって、
   前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に接着剤により固定されている、
   基板保持部。
3. 請求項１に記載の基板保持部であって、
   前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に加硫接着により固定されている、
   基板保持部。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の基板保持部であって、
   前記積層メンブレンはさらに、前記第２シート材料の上に配置されている第３シート材料を有し、
   前記第２シート材料の一部は前記第３シート材料の一部に固定されている、
   基板保持部。
5. 請求項４に記載の基板保持部であって、
   前記第２シート材料と第３シート材料との間に第２圧力室が画定されており、
   前記第２圧力室は、前記第１圧力室の上に配置されている、
   基板保持部。
6. 請求項４に記載の基板保持部であって、
   前記第２シート材料と第３シート材料との間に第２圧力室が画定されており、
   前記第２圧力室に第２流路が接続されている、
   基板保持部。
7. 請求項６に記載の基板保持部であって、
   前記積層メンブレンの基板保持面に基板が保持されるように構成され、
   前記第１圧力室の圧力および前記第２圧力室の圧力をそれぞれ独立して制御できるように構成されており、前記第１圧力室および前記第２圧力室により、前記基板保持面に保持された基板の領域ごとに基板を押圧する圧力を制御できるように構成されている、
   基板保持部。
8. 基板処理装置の基板保持部であって、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の基板保持部であって、
   前記積層メンブレンの基板保持面に基板が保持されるように構成されている、
   基板保持部。
9. 基板処理装置であって、
   回転可能なテーブルと、
   請求項８に記載の基板保持部と、を有し、
   前記テーブル上に配置される研磨パッドと前記基板保持部に保持される基板とを接触させた状態で前記テーブルを回転させることで基板を研磨するように構成されている、
   基板処理装置。
10. 基板処理装置の基板保持部であって、
    積層メンブレンを有し、前記積層メンブレンは、
    第１シート材料と、
    前記第１シート材料の上に配置されている第２シート材料と、を有し、
    前記第１シート材料の一部は前記第２シート材料の一部に固定され、
    前記第１シート材料と前記第２シート材料との間に第１圧力室が画定され、
    前記第１圧力室に第１流路が接続されており、
    前記積層メンブレンはさらに、前記第２シート材料の上に配置されている第３シート材料を有し、
    前記第２シート材料の一部は前記第３シート材料の一部に固定されている、
    基板保持部。

Images