TW202012106A - 用以保持基板的頂環及基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本申請提供用於保持基板的頂環以及基板處理裝置，頂環用於保持尺寸大的基板。根據一個實施方式，提供用於保持基板的頂環，該頂環具有：基板支承面；保持部件，該保持部件被配置為包圍所述基板支承面的外周；以及保持器引導裝置，該保持器引導裝置以使保持部件能夠在與所述基板支承面垂直的方向上位移的方式進行引導，並且以禁止保持部件在與所述基板支承面平行且遠離所述基板支承面的方向上的位移的方式進行支承，保持器引導裝置配置在將所述基板支承部包圍的保持部件的內側。

Description

用以保持基板的頂環及基板處理裝置
本申請有關用於保持基板的頂環以及基板處理裝置。本申請基於在2018年8月2日申請的日本發明專利申請號第2018－146096號而主張優先權。包含日本發明專利申請號第2018－146096號的說明書、申請專利範圍、圖式以及摘要在內的全部的發明內容通過參照而作為整體被本申請引用。
在半導體器件的製造中，為了使基板的表面平坦化而使用化學機械研磨（CMP）裝置。多數情況下，半導體器件的製造所使用的基板為圓板形狀。另外，並不限於半導體器件，也提高了將CCL基板（Copper Clad Laminate基板：銅包覆層壓板）、PCB（Printed Circuit Board：印刷電路板）基板、光罩基板、顯示器面板等四邊形的基板的表面平坦化時的平坦度的要求。另外，還提高了將PCB基板等配置有電子器件的封裝基板的表面平坦化的要求。
專利文獻1：日本特開2003－48149號公報 專利文獻2：日本特開2006－255851號公報 專利文獻3：日本特開2009－131946號公報
另外，圓形的半導體基板的尺寸根據標準（例如SEMI標準）而確定，但上述的CCL基板（Copper Clad Laminate基板：銅包覆層壓板）、PCB（Printed Circuit Board：印刷電路板）基板、光罩基板、顯示器面板等四邊形的基板的尺寸沒有根據標準等而確定，因此會存在各種尺寸的基板。近年來，從器件的製造效率的方面出發，有基板的尺寸變大的趨勢。具有較大重量的基板容易產生翹曲和變形，不限於能夠應用與以往的圓形的基板的處理裝置相同的技術。因此，本申請的一個目的在於，提供用於保持尺寸大的基板的頂環。
根據一個實施方式，提供用於保持基板的頂環，該頂環具有：基板支承面；保持部件(retainer member)，該保持部件被配置為包圍上述基板支承面的外周；以及保持器引導裝置，該保持器引導裝置以使上述保持部件能夠在與上述基板支承面垂直的方向上位移的方式進行引導，並且以禁止上述保持部件在與上述基板支承面平行且遠離上述基板支承面的方向上的位移的方式進行支承，上述保持器引導裝置配置在將上述基板支承部包圍的保持部件的內側。
以下，與圖式一同對本發明的頂環以及具備頂環的基板處理裝置的實施方式進行說明。在圖式中，對相同或者類似的元件標注相同或者類似的參照符號，有時在各實施方式的說明中省略關於相同或者類似的元件的重複的說明。另外，各實施方式所示的特徵只要沒有相互矛盾就可以應用於其他的實施方式。
圖1是示出一個實施方式的基板處理裝置1000的整體結構的俯視圖。圖1所示的基板處理裝置1000具有裝載單元100、搬運單元200、研磨單元300、乾燥單元500以及卸載單元600。在圖示的實施方式中，搬運單元200具有兩個搬運單元200A、200B，研磨單元300具有兩個研磨單元300A、300B。在一個實施方式中，這些各單元能夠獨立地形成。通過將這些單元獨立地形成，可以通過將各單元的數量任意地組合而簡單地形成不同結構的基板處理裝置1000。另外，基板處理裝置1000具備控制裝置900，基板處理裝置1000的各構成元件由控制裝置900控制。在一個實施方式中，控制裝置900能夠由具備輸入輸出裝置、運算裝置、存儲裝置等的一般的計算機構成。
＜裝載單元＞ 裝載單元100是用於將進行研磨和清洗等處理之前的基板WF導入到基板處理裝置1000內的單元。圖2是示意性地示出一個實施方式的裝載單元100的側視圖。在一個實施方式中，裝載單元100具備殼體102。殼體102在接受基板WF的一側具備入口開口104。在圖2所示的實施方式中，右側為入口側。裝載單元100從入口開口104接受作為處理對象的基板WF。在裝載單元100的上游（在圖2中為右側）配置有處理裝置，該處理裝置實施本發明的基板處理裝置1000對基板WF的處理之前的處理工序。在圖2所示的實施方式中，裝載單元100具備ID讀取器106。ID讀取器106讀取從入口開口104接受的基板的ID。基板處理裝置1000與所讀取的ID對應地針對基板WF進行各種處理。在一個實施方式中，也可以不具有ID讀取器106。在一個實施方式中，裝載單元100依據SMEMA（Surface Mount Equipment Manufacturers Association：表面安裝設備製造商協會）的機械裝置介面標準（IPC-SMEMA-9851）構成。
在圖2所示的實施方式中，裝載單元100具備用於搬運基板WF的複數個搬運輥202。通過與後述的＜搬運單元＞中的（搬運輥202安裝於輥軸204，經由齒輪206而由馬達208的驅動）旋轉機構相同的結構使搬運輥202旋轉，由此能夠將搬運輥202上的基板WF沿規定的方向（在圖2中為左方向）搬運。在圖示的實施方式中，裝載單元100的殼體102具有基板WF的出口開口108。裝載單元100具有用於對搬運輥202上的規定的位置處是否存在基板WF進行檢測的傳感器112。傳感器112能夠採用任意的形式的傳感器，例如能夠採用光學式的傳感器。在圖2所示的實施方式中，傳感器112在殼體102內被設置三個，一個為設置在入口開口104附近的傳感器112a，一個為設置在裝載單元100的中央附近的傳感器112b，另一個為設置在出口開口108附近的傳感器112c。在一個實施方式中，能夠與這些傳感器112對基板WF的檢測對應地控制裝載單元100的動作。例如，也可以在入口開口104附近的傳感器112a檢測到基板WF的存在之後，將裝載單元100內的搬運輥202的旋轉起動，另外，也可以變更搬運輥202的旋轉速度。另外，也可以在出口開口108附近的傳感器112c檢測到基板WF的存在之後，將作為後續的單元的搬運單元200A的入口閘門218打開。
在圖示的實施方式中，裝載單元100的搬運機構具有複數個搬運輥202和安裝有搬運輥202的複數個輥軸204。在圖1所示的實施方式中，在各輥軸204安裝有三個搬運輥202。基板WF配置在搬運輥202上，通過搬運輥202旋轉而搬運基板WF。輥軸204上的搬運輥202的安裝位置只要是能夠穩定地搬運基板WF的位置即可，能夠是任意的。但是，搬運輥202與基板WF接觸，因此應該被配置為即使與作為處理對象的基板WF接觸搬運輥202也是與不存在問題的區域接觸。在一個實施方式中，裝載單元100的搬運輥202能夠由導電性聚合物構成。在一個實施方式中，搬運輥202經由輥軸204等而電接地。這是為了防止基板WF帶電而損傷基板WF。另外，在一個實施方式中，也可以在裝載單元100上，為了防止基板WF的帶電而設置離子發生器(ionizer)（未圖示）。
如圖2所示，裝載單元100在入口開口104和出口開口108的附近設置有輔助輥214。輔助輥214配置在與搬運輥202相同程度的高度。輔助輥214以使搬運中的基板WF不會落到單元與其他的單元之間的方式支承基板WF。輔助輥214不與動力源連接，構成為能夠自由旋轉。
＜搬運單元＞ 圖3是示意性地示出一個實施方式的搬運單元200的側視圖。圖1所示的基板處理裝置1000具備兩個搬運單元200A、200B。兩個搬運單元200A、200B能夠採用相同的結構，因此以下一併作為搬運單元200進行說明。
圖示的搬運單元200具備用於搬運基板WF的複數個搬運輥202。通過使搬運輥202旋轉，能夠將搬運輥202上的基板WF沿規定的方向搬運。搬運單元200的搬運輥202可以由導電性聚合物形成，也可以由不具有導電性的聚合物形成。搬運輥202安裝於輥軸204，經由齒輪206而由馬達208驅動。在一個實施方式中，馬達208能夠採用伺服馬達。通過使用伺服馬達，能夠控制輥軸204和搬運輥202的旋轉速度、即基板WF的搬運速度。另外，在一個實施方式中，齒輪206能夠採用磁性齒輪。磁性齒輪為非接觸式的動力傳遞機構，因此不會像接觸式的齒輪那樣由於摩耗而產生微粒子，另外，也不需要供油等的維護。圖示的搬運單元200具有傳感器216，該傳感器216用於對搬運輥202上的規定的位置處是否存在基板WF進行檢測。傳感器216能夠採用任意形式的傳感器，例如能夠採用光學式的傳感器。在圖3所示的實施方式中，傳感器216在搬運單元200設置了七個（216a～216g）。在一個實施方式中，能夠與這些傳感器216a～216g對基板WF的檢測對應地控制搬運單元200的動作。如圖3所示，搬運單元200具有為了在搬運單元200內接受基板WF而能夠開閉的入口閘門218。
如圖3所示，搬運單元200具有限位器220。限位器220與限位器移動機構222連接，限位器220能夠進入在搬運輥202上移動的基板WF的搬運路徑內。在限位器220位於基板WF的搬運路徑內時，在搬運輥202上移動的基板WF的側面與限位器220接觸，能夠使移動中的基板WF在限位器220的位置停止。另外，在限位器220位於從基板WF的搬運路徑退避的位置時，基板WF能夠在搬運輥202上移動。限位器220使基板WF停止的停止位置是後述的推動器230能夠接受搬運輥202上的基板WF的位置（基板交接位置）。
如圖3所示，搬運單元200具有推動器230。推動器230構成為能將位於複數個搬運輥202上的基板WF以遠離複數個搬運輥202的方式上推。另外，推動器230以能夠將所保持的基板WF交接到搬運單元200的搬運輥202的方式構成。
推動器230具備第一工作臺232和第二工作臺270。第一工作臺232是在將基板WF從推動器230交接到後述的頂環302時，用於支承頂環302的保持部件3的工作臺。第一工作臺232具備用於支承頂環302的保持部件3的複數個支承柱234。第二工作臺270是用於接受搬運輥202上的基板WF的工作臺。第二工作臺270具備用於接受搬運輥202上的基板WF的複數個支承柱272。第一工作臺232和第二工作臺270能夠通過第一升降機構而在高度方向上移動。第二工作臺270還能夠通過第二升降機構而相對於第一工作臺232在高度方向上移動。若通過第一升降機構和第二升降機構而使第一工作臺232和第二工作臺270上升，則第一工作臺232的支承柱234和第二工作臺270的支承柱272的一部分在搬運輥202和輥軸204之間通過而到達比搬運輥202高的位置。在搬運輥202上被搬運的基板WF通過限位器220而停止在基板交接位置。然後，通過第一升降機構而使第一工作臺232和第二工作臺270上升，通過第二工作臺270的支承柱272將搬運輥202上的基板WF上推。然後，利用第一工作臺232的支承柱234支承頂環302的保持部件3，並且利用第二升降機構使保持著基板WF的第二工作臺270上升。通過真空吸附而在頂環302接受並保持第二工作臺270上的基板WF。
在一個實施方式中，搬運單元200具有清洗部。如圖3所示，清洗部具有清洗噴嘴284。清洗噴嘴284具有配置在搬運輥202的上側的上清洗噴嘴284a和配置在下側的下清洗噴嘴284b。上清洗噴嘴284a和下清洗噴嘴284b與未圖示的清洗液的供給源連接。上清洗噴嘴284a構成為向在搬運輥202上被搬運的基板WF的上表面供給清洗液。下清洗噴嘴284b構成為向在搬運輥202上被搬運的基板WF的下表面供給清洗液。上清洗噴嘴284a和下清洗噴嘴284b具備與在搬運輥202上被搬運的基板WF的寬度相同程度、或者相同程度以上的寬度，構成為通過在搬運輥202上搬運基板WF而對基板WF的整面進行清洗。如圖3所示，清洗部位於搬運單元200的推動器230的基板交接場所的下游側。
＜研磨單元＞ 圖4是概略性地示出一個實施方式的研磨單元300的結構的立體圖。圖1所示的基板處理裝置1000具備兩個研磨單元300A、300B。兩個研磨單元300A、300B能夠採用相同的結構，因此以下一併作為研磨單元300進行說明。
如圖4所示，研磨單元300具備：研磨台350；以及頂環302，該頂環構成保持作為研磨對象物的基板而向研磨台350上的研磨面按壓的研磨頭。研磨台350經由工作臺軸351而與配置在其下方的研磨台旋轉馬達（未圖示）連結，能夠繞其工作臺軸351旋轉。研磨墊352貼附於研磨台350的上表面，研磨墊352的表面352a構成研磨基板的研磨面。在一個實施方式中，研磨墊352也可以經由用於容易從研磨台350剝離的層而進行貼附。這樣的層例如存在矽酮層和氟類樹脂層等，也可以使用例如日本特開2014－176950號公報等所記載的結構。
在研磨台350的上方設置有研磨液供給噴嘴354，通過該研磨液供給噴嘴354而向研磨台350上的研磨墊352上供給研磨液。另外，如圖4所示，在研磨台350和工作臺軸351設置有用於供給研磨液的通路353。通路353與研磨台350的表面的開口部355連通。在與研磨台350的開口部355對應的位置，研磨墊352形成有貫通孔357，通過通路353的研磨液從研磨台350的開口部355和研磨墊352的貫通孔357向研磨墊352的表面供給。此外，研磨台350的開口部355和研磨墊352的貫通孔357可以是一個也可以是複數個。另外，研磨台350的開口部355和研磨墊352的貫通孔357的位置是任意的，但在一個實施方式中，配置在研磨台350的中心附近。
雖然在圖4中未示出，但在一個實施方式中，研磨單元300具備用於朝向研磨墊352噴射液體、或者液體與氣體的混合流體的霧化器358（參照圖1）。從霧化器358噴射的液體例如為純水，氣體例如為氮氣。
頂環302與頂環軸18連接，該頂環軸18通過上下運動機構319而相對於擺動臂360上下運動。通過該頂環軸18的上下運動而相對於擺動臂360使頂環302整體上下運動並進行定位。頂環軸18通過未圖示的頂環旋轉馬達的驅動而旋轉。通過頂環軸18的旋轉而使頂環302以頂環軸18為中心進行旋轉。此外，在頂環軸18的上端安裝有旋轉接頭323。
此外，作為能夠在市場得到的研磨墊存在各種結構，例如存在Nitta Haas株式會社製的SUBA800（「SUBA」為註冊商標）、IC－1000、IC－1000／SUBA400（雙層布）、Fujimi Incorporated公司製的Surfin xxx－5、Surfin 000等（「surfin」為註冊商標）。SUBA800、Surfin xxx－5、Surfin 000為利用聚氨酯樹脂來固化纖維的不織布，IC－1000為硬質的發泡聚氨酯（單層）。發泡聚氨酯為多孔質（多孔質狀），在其表面具有多個微小的凹陷或者孔。
頂環302能夠在其下表面保持四邊形的基板。擺動臂360構成為能夠以支軸362為中心進行旋轉。頂環302能夠通過擺動臂360的旋轉而在上述的搬運單元200的基板交接位置與研磨台350的上方之間移動。通過使頂環軸18下降，能夠使頂環302下降而將基板向研磨墊352的表面（研磨面）352a按壓。此時，使頂環302和研磨台350分別旋轉，從設置在研磨台350的上方的研磨液供給噴嘴354以及／或者從設置於研磨台350的開口部355向研磨墊352上供給研磨液。這樣，能夠將基板向研磨墊352的研磨面352a按壓而研磨基板的表面。也可以在基板WF的研磨中，以頂環302通過研磨墊352的中心的方式（以覆蓋研磨墊352的貫通孔357的方式）使臂360固定或者擺動。
使頂環軸18和頂環302上下運動的上下運動機構319具備：經由軸承321而將頂環軸18支承為能夠旋轉的架橋28、安裝於架橋28的滾珠螺桿32、由支柱130支承的支承台29以及設置在支承台29上的AC伺服馬達38。支承伺服馬達38的支承台29經由支柱130而固定於擺動臂360。
滾珠螺桿32具備：與伺服馬達38連結的螺紋軸32a以及供該螺紋軸32a螺合的螺母32b。頂環軸18與架橋28成為一體而上下運動。因此，若對伺服馬達38進行驅動，則架橋28經由滾珠螺桿32而上下運動，由此頂環軸18和頂環302上下運動。研磨單元300具備作為位置檢測部的測距傳感器70，該測距傳感器70對直到架橋28的下表面為止的距離、即架橋28的位置進行檢測。通過該測距傳感器70對架橋28的位置進行檢測，能夠對頂環302的位置進行檢測。測距傳感器70與滾珠螺桿32、伺服馬達38一同構成上下運動機構319。此外，測距傳感器70也可以是激光式傳感器、超聲波傳感器、過電流式傳感器、或線性標尺(linear scale)式傳感器。另外，以測距傳感器70、伺服馬達38為代表的研磨單元內的各機器構成為由控制裝置900控制。
一個實施方式的研磨單元300具備對研磨墊352的研磨面352a進行修整的修整單元356。該修整單元356具備：與研磨面352a滑動接觸的修整器50、連結有修整器50的修整器軸51、設置在修整器軸51的上端的氣缸(cylinder)53以及將修整器軸51支承為能夠旋轉的擺動臂55。修整器50的下部由修整部件50a構成，針狀的金剛石粒子附著在該修整部件50a的下表面。氣缸53配置在由支柱56支承的支承台57上，這些支柱56固定於擺動臂55。
擺動臂55構成為由未圖示的馬達驅動，以支軸58為中心進行旋轉。修整器軸51通過未圖示的馬達的驅動而旋轉，通過該修整器軸51的旋轉而使修整器50繞修整器軸51旋轉。氣缸53經由修整器軸51而使修整器50上下運動，以規定的按壓力將修整器50向研磨墊352的研磨面352a按壓。
研磨墊352的研磨面352a的修整如下面那樣進行。修整器50被氣缸53向研磨面352a按壓，與之同時地，從未圖示的純水供給噴嘴將純水向研磨面352a供給。在該狀態下，修整器50繞修整器軸51旋轉，使修整部件50a的下表面（金剛石粒子）與研磨面352a滑動接觸。這樣，通過修整器50而削去研磨墊352，修整研磨面352a。
在本實施方式的研磨裝置中，利用該修整器50對研磨墊352的摩耗量進行測定。即，修整單元356具備對修整器50的位移進行測定的位移傳感器60。該位移傳感器60構成對研磨墊352的摩耗量進行檢測的摩耗量檢測單元，設置在擺動臂55的上表面。在修整器軸51固定有靶板61，靶板61伴隨著修整器50的上下運動而上下運動。位移傳感器60被配置為插入該靶板61，通過對靶板61的位移進行測定而對修整器50的位移進行測定。此外，作為位移傳感器60，使用線性標尺、激光式傳感器、超聲波傳感器、或渦電流式傳感器等所有類型的傳感器。
在本實施方式中，如下面那樣對研磨墊352的摩耗量進行測定。首先，使氣缸53驅動而使修整器50與初始修銳完成的研磨墊352的研磨面352a抵接。在該狀態下，位移傳感器60對修整器50的初始位置（高度初始值）進行檢測，將其初始位置（高度初始值）存儲於控制裝置900。而且，在一個或者複數個基板的研磨處理結束之後，再次使修整器50與研磨面352a抵接，在該狀態下對修整器50的位置進行測定。修整器50的位置與研磨墊352的摩耗量對應地向下方位移，因此控制裝置900通過求出上述初始位置與研磨後的修整器50的位置之差而能夠求出研磨墊352的摩耗量。這樣，基於修整器50的位置而求出研磨墊352的摩耗量。
在一個實施方式中，在使用圖4所示的研磨單元300而進行基板的研磨的情況下，通過修整和研磨墊352的更換等而使研磨墊352的厚度變化。在使後述的彈性膜4（膜片）膨脹而對基板進行加壓的頂環302中，基板的外周部的彈性膜的接觸範圍與面壓分佈根據彈性膜4與基板WF的距離而變化。在該情況下，為了使基板的面壓分佈不伴隨著研磨的進行而變化，需要將研磨時的頂環302與研磨墊352的表面（研磨面）的距離維持恒定。這樣，為了使頂環302與研磨墊352的表面的距離恒定，例如需要在對研磨墊352進行更換而進行了研磨墊352的基於修整器的初始修銳（後述）之後，對研磨墊352的表面的高度（位置）進行檢測而調整頂環302的下降位置。以下，將對該研磨墊352的表面的高度（位置）進行檢測的工序稱為基於頂環的墊搜尋。
基於頂環的墊搜尋是通過對使頂環302的下表面（或者所保持的基板的下表面）與研磨墊352的表面（研磨面）接觸時的頂環302的高度位置進行檢測而進行的。即，在進行基於頂環的墊搜尋時，對伺服馬達38進行驅動，通過編碼器而累計轉速並且使頂環302下降。若頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸，則針對伺服馬達38的負荷增加，向伺服馬達38流動的電流變大。因此，通過控制裝置900的電流檢測器對流過伺服馬達38的電流進行檢測，在電流變大時，判斷為頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸。若判斷為頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸，則控制裝置900根據伺服馬達38的編碼器的累計值來計算頂環302的下降距離（位置），存儲該下降距離。根據該頂環302的下降距離得到研磨墊352的表面的高度，控制裝置900根據該研磨墊352的表面的高度而計算研磨時的頂環302的設定位置。
在該情況下，作為基於頂環的墊搜尋時所使用的基板，較佳為不使用作為基板處理裝置1000的處理對象的基板，而是使用墊搜尋用的虛設基板。還存在可以利用作為基板處理裝置1000的處理對象的基板進行墊搜尋的情況，但通過使用墊搜尋用的虛設(dummy)基板，能夠消除因墊搜尋而對作為處理對象的基板造成損傷的可能性。
另外，作為伺服馬達38，較佳為使用馬達的最大電流可變的伺服馬達。通過使用這樣的伺服馬達，例如在基於頂環的墊搜尋時將馬達的最大電流值作為一例而設定成25％～30％左右，由此在頂環302的下表面或者所保持的基板（虛設基板）的表面與研磨墊352接觸時，能夠防止對基板（虛設基板）、頂環302、研磨墊352等施加極端大的負荷。另外，在該情況下，能夠根據頂環302的下降時間和下降距離而在某種程度上預測頂環302與研磨墊352接觸的時刻，因此較佳為頂環302與研磨墊352接觸之前將伺服馬達38的最大電流值下降。這樣，能夠進行迅速且可靠的下降動作。
接下來，對一個實施方式的研磨單元300的頂環302進行說明。圖5是一個實施方式的對作為研磨對象物的基板進行保持而將基板向研磨墊上的研磨面按壓的頂環302的示意性的剖視圖。在圖5中，僅示意性地圖示構成頂環302的主要構成元件。圖6是從研磨台350側觀察一個實施方式的頂環302的圖。
如圖5所示，頂環302具有：將基板WF相對於研磨面352a按壓的頂環主體2以及對研磨面352a進行直接按壓的保持部件3。頂環主體2由大致四邊形的平板狀的部件構成，保持部件3安裝於頂環主體2的外周部。在一個實施方式中，如圖6所示，保持部件3為細長的長方形的板狀的部件。在圖6所示的實施方式中，保持部件3的四根板狀的部件設置於四邊形的頂環主體2的各邊的外側。另外，在一個實施方式中，如圖6所示，保持部件3具備複數個凹槽3a。圖6所示的保持部件3形成有從頂環302的內側向外側延伸的凹槽3a。在圖6所示的實施方式中，在頂環主體2的角部存在沒有保持部件3的區域。圖7是示出一個實施方式的保持部件3的形狀的圖。圖7所示的保持部件3採用圖6所示的細長的保持部件3的端部為扇形的形狀。因此，如圖7所示，通過將四個保持部件3組合，能夠利用保持部件3將包含頂環主體2的角部在內的頂環主體2的大致整體包圍。頂環主體2由工程塑料（例如，PEEK）等樹脂形成。在頂環主體2的下表面安裝有與基板的背面接觸的彈性膜（膜片）4。在一個實施方式中，彈性膜（膜片）4由乙丙橡膠（EPDM）、聚氨酯橡膠、矽橡膠等在強度和耐久性上優越的橡膠材料形成。在一個實施方式中，彈性膜（膜片）4能夠使用模具而由橡膠材料形成。
彈性膜（膜片）4具有同心狀的複數個間隔壁4a，通過這些間隔壁4a而在彈性膜4的上表面與頂環主體2的下表面之間形成圓形狀的中央室5、包圍中央室5的四邊形的環狀的脈動室6、包圍脈動室6的四邊形的環狀的中間室7、包圍中間室7的四邊形的環狀的外室8、包圍外室8的四邊形的環狀的邊緣室9。即，在頂環主體2的中心部形成中央室5，從中心朝向外周方向依次呈同心狀地形成脈動室6、中間室7、外室8、邊緣室9。圖8A是示出一個實施方式的彈性膜（膜片）4的構造的俯視圖。圖8B是沿著圖8A所示的箭頭B－B切出的剖視圖。圖8C是沿著圖8A所示的箭頭C－C切出的剖視圖。如圖5所示，在頂環主體2內分別形成與中央室5連通的流路11、與脈動室6連通的流路12、與中間室7連通的流路13、與外室8連通的流路14、與邊緣室9連通的流路15。而且，與中央室5連通的流路11、與脈動室6連通的流路12、與中間室7連通的流路13、與外室8連通的流路14、與邊緣室9連通的流路15經由旋轉接頭323而分別與流路21、22、23、24、25連接。而且，流路21、22、23、24、25分別經由閥V1－1、V2－1、V3－1、V4－1、V5－1和壓力調節器R1、R2、R3、R4、R5而與壓力調整部30連接。另外，流路21、22、23、24、25分別經由閥V1－2、V2－2、V3－2、V4－2、V5－2而與真空源31連接，並且能夠經由閥V1－3、V2－3、V3－3、V4－3、V5－3而與大氣連通。此外，閥V6－2及其周邊的配管只要是後述的保持(retainer)部380不可抽真空的構造，也可以省略。
如圖6、圖8A～8C所示，在彈性膜4形成有複數個真空吸附孔315，該複數個真空吸附孔用於與脈動室6連通並且使基板WF真空吸附於頂環302。作為一個實施方式，如圖6、圖8A所示，真空吸附孔315設置了八個。真空吸附孔315與未圖示的通路連通，並與真空源連結。能夠經由真空吸附孔315而使基板WF真空吸附於頂環302的彈性膜4。
另外，在保持部件3上也形成由彈性膜構成的保持部件加壓室10，保持部件加壓室10經由在頂環主體2內形成的流路16和旋轉接頭323而與流路26連接。而且，流路26經由閥V6－1和壓力調節器R6而與壓力調整部30連接。另外，流路26經由閥V6－2而與真空源31連接，並且能夠經由閥V6－3而與大氣連通。壓力調節器R1、R2、R3、R4、R5、R6分別具有對從壓力調整部30向中央室5、脈動室6、中間室7、外室8、邊緣室9以及保持部件加壓室10供給的壓力流體的壓力進行調整的壓力調整功能。壓力調節器R1、R2、R3、R4、R5、R6和各閥V1－1～V1－3、V2－1～V2－3、V3－1～V3－3、V4－1～V4－3、V5－1～V5－3、V6－1～V6－3與控制裝置900（參照圖1）連接，對它們的工作進行控制。另外，在流路21、22、23、24、25、26分別設置有壓力傳感器P1、P2、P3、P4、P5、P6和流量傳感器F1、F2、F3、F4、F5、F6。
在如圖5所示那樣構成的頂環302中，如上所述，在頂環主體2的中心部形成中央室5，從中心朝向外周方向依次呈同心狀地形成脈動室6、中間室7、外室8、邊緣室9，能夠通過壓力調整部30和壓力調節器R1、R2、R3、R4、R5、R6而分別獨立地調整向這些中央室5、脈動室6、中間室7、外室8、邊緣室9以及保持部件加壓室10供給的流體的壓力。通過這樣的構造，能夠按照基板WF的每個區域來調整將基板WF向研磨墊352按壓的按壓力，並且保持部件3能夠對按壓研磨墊352的按壓力進行調整。
接下來，參照圖19對如圖4和圖5所示那樣構成的研磨單元300的一系列的研磨處理工序進行說明。圖19是示出通過一個實施方式的研磨單元300實施的一系列的研磨處理工序的流程圖。如圖19所示，研磨處理工序是從研磨墊352的更換開始的（步驟S101）。即，從研磨台350取下由於研磨而消耗的研磨墊352，將新的研磨墊352安裝於研磨台350。
在該情況下，初次使用的研磨墊352由於表面不粗糙因此在研磨能力上欠缺，另外由於在研磨台350上的安裝方法以及每個製品的個體差而在研磨墊表面存在起伏，為了對它們進行修正而成為研磨能夠使用的狀態，需要以切削能力變大的方式進行使墊表面粗糙的表面調整（修整）。將該初始表面調整（修整）稱為初始修銳（步驟S102）。
接下來，使用墊搜尋用的虛設基板WF而進行基於頂環302的墊搜尋（步驟S103）。像上述那樣，墊搜尋是對研磨墊352的表面的高度（位置）進行檢測的工序。
基於頂環的墊搜尋是通過對使頂環302的下表面與研磨墊352的表面（研磨面）接觸時的頂環302的高度位置進行檢測而進行的。即，在墊搜尋時，對伺服馬達38進行驅動，通過編碼器來累計轉速並且使頂環302下降。若頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸，則針對伺服馬達38的負荷增加，流過伺服馬達38的電流變大。因此，通過控制裝置900的電流檢測器對流過伺服馬達38的電流進行檢測，在電流變大時，判斷為頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸。若判斷為頂環302的下表面與研磨墊352的表面接觸，則控制裝置900根據伺服馬達38的編碼器的累計值來計算頂環302的下降距離（位置），存儲該下降距離。根據該頂環302的下降距離而得到研磨墊352的表面的高度，控制裝置900根據該研磨墊352的表面的高度而計算研磨前的頂環302的最佳的位置。
在本實施方式中，研磨前的頂環302的最佳的位置是頂環302所保持的基板WF的下表面（被研磨面）與研磨墊352的表面（研磨面）存在微量間隙的位置。即，將研磨對象的基板WF的下表面（被研磨面）與研磨墊352的表面（研磨面）不接觸，基板WF的下表面（被研磨面）與研磨墊352的表面（研磨面）之間存在微量間隙的狀態的頂環302的高度位置，作為頂環302的最佳位置（Hinitial － best ）而設定於控制裝置900（步驟S103）。
接下來，進行基於修整器50的墊搜尋（步驟S104）。基於修整器的墊搜尋是通過對以規定的壓力使修整器50的下表面與研磨墊352的表面（研磨面）接觸時的修整器50的高度位置進行檢測而進行的。即，驅動氣缸53而使修整器50與初始修銳完成的研磨墊352的研磨面352a抵接。在該狀態下，位移傳感器60對修整器50的初始位置（高度初始值）進行檢測，將該初始位置（高度初始值）存儲於控制裝置900。此外，也可以兼用步驟S102的初始修銳和步驟S104的基於修整器的墊搜尋。即，作為初始修銳的最終工序，對修整器50的高度位置（初始位置）進行檢測，將該初始位置（高度初始值）存儲於控制裝置900。
這樣，在兼用步驟S102的初始修銳和步驟S104的基於修整器的墊搜尋的情況下，在其後進行步驟S103的基於頂環的墊搜尋。
接下來，頂環302在從推動器230接受基板WF並進行保持之後，下降到步驟S103的基於頂環的墊搜尋中得到的頂環的設定位置（Hinitial － best ）。在該設定位置（Hinitial － best ），由於在研磨前，利用頂環302對基板WF進行吸附保持，因此在基板WF的下表面（被研磨面）與研磨墊352的表面（研磨面）之間存在微量間隙。此時，研磨台350和頂環302都被驅動旋轉。在該狀態下，使位於基板WF的背面側的彈性膜4（膜片）膨脹，使基板WF的下表面（被研磨面）與研磨墊352的表面（研磨面）接觸，使研磨台350與頂環302進行相對運動，由此對基板WF的表面（被研磨面）進行研磨直到成為規定的狀態（例如，規定的膜厚）（步驟S105）。
在步驟S105的研磨結束之後，頂環302將研磨結束的基板WF交接到推動器230，另外從推動器230接受新的作為研磨對象的基板WF。在從基於頂環302的研磨完畢的基板WF向研磨前的基板WF更換的更換作業期間，進行修整器50對研磨墊352的修整（步驟S106）。
研磨墊352的研磨面352a的修整如下面那樣進行。修整器50被氣缸53向研磨面352a按壓，與之同時，從未圖示的純水供給噴嘴向研磨面352a供給純水。在該狀態下，修整器50繞修整器軸51旋轉，使修整部件50a的下表面（金剛石粒子）與研磨面352a接觸。這樣，通過修整器50將研磨墊352削去，對研磨面352a進行修整。
在修整的結束後，進行基於修整器50的墊搜尋（步驟S106）。基於該修整器的墊搜尋像步驟S104中描述的那樣。此外，也可以在修整的結束後另外進行基於修整器的墊搜尋，但作為修整的最終工序，只要保持原樣地測定，就能夠同時進行修整兼墊搜尋。由此，較佳為步驟S104的修整器與研磨台的轉速、修整器的負載條件也與之相同。這樣，通過基於修整器50的墊搜尋而對修整後的修整器50的高度位置進行檢測（步驟S106）。
接下來，通過求出在步驟S104中求出的修整器50的初始位置（高度初始值）與在步驟S106中求出的修整後的修整器50的高度位置之差，而求出研磨墊352的摩耗量（ΔH）。
控制裝置900根據這樣求出的研磨墊352的摩耗量（ΔH）與步驟S103的基於頂環302的墊搜尋中求出的研磨時的頂環302的設定位置（Hinitial － best ），基於式子（1）計算用於研磨下一基板WF的頂環302的最佳位置（Hpost － best ）（步驟S107）。 Hpost － best ＝Hinitial － best ＋ΔH・・・（1） 即，對給研磨時的頂環的高度位置帶來影響的要素亦即研磨墊的摩耗量（ΔH）進行檢測，基於該檢測出的研磨墊的摩耗量（ΔH）而對之前設定的研磨時的頂環302的設定位置（Hinitial － best ）進行校正，求出用於研磨下一基板WF的頂環302的設定位置（Hpost － best ），由此控制為在研磨時頂環始終處於最佳的高度位置。
接下來，對伺服馬達38進行驅動而使保持著基板WF的頂環302下降到在步驟S107中求出的頂環302的設定位置（Hpost － best ），進行頂環302的高度調整（步驟S108）。然後，重複步驟S105～步驟S108的工序直到研磨墊消耗為止，而對多個基板WF進行研磨。然後，再次執行更換研磨墊的步驟S101。
如圖19所示的流程圖中說明的那樣，在本實施方式中，在研磨單元300的運轉中，對作為給研磨時的頂環的高度位置帶來影響的要素亦即研磨墊的摩耗量（ΔH）進行檢測，基於該檢測出的研磨墊的摩耗量（ΔH）而對之前設定的頂環302的設定位置（Hinitial － best ）進行校正，求出用於研磨下一基板WF的頂環302的設定位置（Hpost － best ），由此能夠控制為在研磨時頂環始終處於最佳的高度位置。因此，用於由頂環直接得到研磨時的頂環的設定位置的基於頂環的墊搜尋僅在更換研磨墊時進行就可以，能夠顯著地提高生產能力。
在圖19所示的流程圖中，在更換研磨墊352時進行頂環的墊搜尋（S103）和基於修整器的墊搜尋（S104），但作為一個實施方式，頂環的墊搜尋（S103）和基於修整器的墊搜尋（S104）能夠在任意的時機進行。例如，在不更換研磨墊352而對厚度不同的基板WF進行研磨的情況下，也可以進行頂環的墊搜尋（S103），再次設定頂環302的最佳位置（Hinitial － best ）。此時，也可以進行基於修整器的墊搜尋（S104）。也可以是，在由於厚度不同的基板WF而再次設定頂環302的最佳位置（Hinitial － best ）之後，進行步驟S105～步驟S108。
圖9是示出一個實施方式的頂環302的詳細的構造的剖視圖。圖9相當於沿著箭頭9－9而切出圖4所示的頂環302的剖視圖。在圖9所示的實施方式中，頂環302具有頂環主體2和保持部380。頂環主體2具備：四邊形的板狀的上部件303、安裝於上部件303的下表面的中間部件304以及安裝於中間部件304的下表面的下部件306。保持部380安裝於上部件303的外周部。上部件303通過螺栓308等而與頂環軸18連結。另外，中間部件304通過螺栓309等而與上部件303連結。下部件306通過螺栓310等而與上部件303連結。上部件303、中間部件304以及下部件306能夠由金屬材料和塑料材料形成。在一個實施方式中，上部件303由不銹鋼（SUS）形成，中間部件304和下部件306由塑料材料形成。
如圖9所示，在下部件306的下表面安裝有與基板WF的背面接觸的彈性膜4。該彈性膜4如圖示那樣通過同心的三個支架(holder)316（中心部為較薄的圓柱狀部件，其周圍的兩個為四邊形的環狀部件）而安裝於下部件306的下表面。支架316通過螺栓311等而固定於下部件306，通過支架316和下部件306夾著彈性膜4而能夠將彈性膜4安裝於下部件306的下表面。彈性膜4的形狀與圖8A～8C說明的內容相同，通過間隔壁4a而形成複數個區域。
如圖5、9所示，通過彈性膜4和下部件306的下表面而劃分出中央室5、脈動室6、中間室7、外室8以及邊緣室9。如圖5所示，中央室5、脈動室6、中間室7、外室8以及邊緣室9分別與流路11、12、13、14、15連接，經由這些流路而將流體向中央室5、脈動室6、中間室7、外室8以及邊緣室9供給，能夠獨立地控制各室5、6、7、8、9的內部壓力。因此，在研磨基板WF時，能夠按照基板WF的每個區域而控制對研磨墊352的接觸壓力。
圖10是將圖9所示的剖視圖的保持部380放大地示出的剖視圖。圖11是將圖9所示的剖視圖的保持部380放大地示出的剖面立體圖。如圖示那樣，在上部件303的外周部設置有保持(retainer)部380。如圖示那樣，在上部件303的外周部的下表面連結有上部殼體402。在一個實施方式中，上部殼體402能夠經由密封墊等而被螺栓等固定於上部件303。在上部殼體402的下表面具備下部殼體404。在一個實施方式中，上部殼體402和下部殼體404整體上為四邊形的環狀的部件，能夠由聚亞苯基硫化物（PPS）樹脂形成。在下部殼體404的內部劃分出圓筒形的氣缸406。在氣缸406內配置有膜片408。在一個實施方式中，膜片408由橡膠材料形成。膜片408通過由上部殼體402和下部殼體404夾著而被固定。氣缸406的內部空間被膜片408分隔成上部空間和下部空間。在下部殼體404的膜片408內側配置有活塞410。活塞410的一端與膜片408的下表面接觸。另外，活塞410的另一端從下部殼體404的下側突出而與保持器支承引導件412接觸。在一個實施方式中，活塞410能夠由PPS樹脂形成。
圖13是從上方觀察下部殼體404的俯視圖。在一個實施方式中，在下部殼體404形成有複數個氣缸406，在各個氣缸406配置有膜片408和活塞410。圖13示出在下部殼體404形成複數個氣缸406，在各個氣缸406配置的膜片408。通過如圖示那樣使用相同的形狀的氣缸406、膜片408、活塞410，能夠減少製造它們的成本。例如，在製造尺寸不同的頂環主體2的情況下，也能夠使用作為相同的部件的膜片408、活塞410，能夠以與頂環主體2的大小對應地變更所使用的數量的方式進行設計。
在上部殼體402設置有通路403（在圖5中作為流路16而示出）。通路403與流體源（例如圖5的壓力調整部30）連接。能夠通過通路403而從流體源向下部殼體404的氣缸406的上部空間內供給流體（例如空氣或者氮氣）。若向氣缸406的上部空間內供給流體，則膜片408向下方向膨脹而使活塞410向下方向移動。通過活塞410向下方向移動，能夠使保持器支承引導件412向下方向移動。
在一個實施方式中，如圖10、圖11所示，在從上部殼體402的外側側面到保持器支承引導件412的外側側面的範圍內安裝帶414。帶414允許保持器支承引導件412相對於下部殼體404的位移，並且防止研磨液等浸入下部殼體404與保持器支承引導件412之間的空間。
如圖示那樣，在保持器支承引導件412的下表面安裝有保持器引導件(retainer guide)416。在一個實施方式中，如圖示那樣，在保持器支承引導件412與保持器引導件416之間配置有由橡膠材料等構成的密封墊415。如圖示那樣，在保持器引導件416的下表面安裝有保持部件3。如圖11所示，能夠通過螺栓將保持器支承引導件412、保持器引導件416以及保持部件3固定。保持器支承引導件412和保持器引導件416整體上為四邊形的環狀的部件。在一個實施方式中，保持器支承引導件412和保持器引導件416由不銹鋼（SUS）形成，保持部件3由PPS樹脂、聚氯乙烯樹脂等形成。如上述那樣，通過下部殼體404內的活塞410而使保持器支承引導件412向下方向移動，由此使保持部件3向下方向移動。
在一個實施方式中，頂環302具備保持器引導裝置，該保持器引導裝置以如下的方式支承保持部件3，即，將保持部件3引導為能夠在上下方向上位移，並且禁止保持部件3在橫向上的位移。在一個實施方式中，如圖10、圖11所示，保持器支承引導件412、保持器引導件416以及保持部件3被支承輥450支承和引導，而能夠在上下方向上移動。如圖示那樣，在保持器支承引導件412的內側側面固定支承墊418。如圖示那樣，在固定於保持器支承引導件412的支承墊418與支承輥450接觸且被支承的狀態下，保持器支承引導件412、保持器引導件416以及保持部件3在上下方向上移動。此外，在一個實施方式中，也可以構成為在固定於保持器支承引導件412的支承墊418與支承輥450之間能夠存在少許的間隙。在一個實施方式中，支承墊418能夠由PPS樹脂、氯乙烯樹脂、PEEK樹脂等形成。
如圖10、圖11所示，在頂環主體2的下部件306固定有保持器支承框架420。如圖11所示，保持器支承框架420被螺栓422固定於下部件306。如圖10、圖11所示，在下部件306與保持器支承框架420之間夾著密封墊415。如圖示那樣，密封墊415從下部件306與保持器支承框架420之間的區域延伸到保持器支承引導件412與保持器引導件416之間的區域。另外，可以說密封墊415在從頂環主體2到保持部380的範圍內延伸。因此，密封墊415能夠防止研磨液等從頂環主體2與保持部380之間向頂環302的內部浸入。
如圖11所示，在保持器支承框架420固定有軸424。圖12是從圖10所示的箭頭12的方向觀察的剖視圖，示出支承輥450的構造。如圖12所示，軸424被螺栓425固定於保持器支承框架420。軸424相對於頂環主體2保持基板WF的面平行地延伸。另外，也可以說，軸424在與大致四邊形的頂環主體2的四邊形的邊平行的方向上延伸。如圖12所示，支承輥450經由低滑動軸承426而安裝在軸424的周圍。因此，支承輥450能夠以軸424為中心自由地旋轉。在一個實施方式中，軸424和支承輥450由SUS等金屬形成。在一個實施方式中，低滑動軸承426由含油聚甲醛形成。在一個實施方式中，低滑動軸承426也可以是圓柱滾子軸承。
在一個實施方式中，支承輥450沿著四邊形的環狀的保持部380的各邊設置有複數個。圖14是從圖9的箭頭14－14的方向觀察的剖視圖。如圖14所示，支承輥450在四邊形的保持器支承框架420的各邊分別設置了三個。在圖示的實施方式中，雖然在各邊分別設置了三個支承輥450，但作為其他的實施方式，可以在各邊分別設置一個支承輥450，也可以分別設置兩個以上。
像上述那樣，保持器支承引導件412、保持器引導件416以及保持部件3能夠在上下方向上移動。在一個實施方式中，頂環302能夠具備：能夠上下運動的保持器支承引導件412、保持器引導件416以及限制保持部件3的移動的限位器。圖16是從圖14所示的箭頭16－16的方向觀察的剖視圖。如圖14、圖16所示，在四邊形的頂環302的角部，保持器支承框架420的一部分潛入保持器支承引導件412的下表面。潛入到保持器支承引導件412的下表面的保持器支承框架420的上表面劃分出停止面420a。在保持器支承引導件412向下方向移動時，保持器支承引導件412的下表面與保持器支承框架420的停止面420a接觸。因此，保持器支承框架420的停止面420a劃分出保持器支承引導件412、保持器引導件416以及保持部件3的下方向的移動量的極限值。此外，在一個實施方式中，也可以在保持器支承框架420的停止面420a、或者保持器支承引導件412的與保持器支承框架420接觸的面設置由樹脂等形成的支承墊。在保持器支承框架420和保持器支承引導件412都由金屬材料形成的情況下，有時由於金屬之間的接觸而產生金屬屑等。支承墊是為了防止這樣的金屬屑的產生而設置的。在一個實施方式中，該支承墊能夠由與安裝於保持器支承引導件412的支承墊418相同的材料形成。
在上述的實施方式中，支承輥450能夠在研磨中支承從基板WF受到的水平方向的負載。例如，在圖14所示的狀態下，假設從基板WF對保持部件3向右方施加力。在該情況下，安裝在位於頂環302的左側的保持部380的保持器支承引導件412上的支承墊418將（左側的）支承輥450向右方按壓。支承輥450的軸424固定於保持器支承框架420，保持器支承框架420固定於下部件306。因此，在對保持部件3賦予水平方向的力時，能夠防止支承輥450受到其負載而保持部件3向水平方向移動。
如圖14所示，支承輥450配置在保持部380的內側。因此，與從保持部的外側支承水平方向的負載的結構相比，能夠減小頂環302的尺寸。圖15是示出作為參考例所示的頂環的保持部的邊緣的剖面立體圖。圖15所示的頂環302雖然是圓形，但採用與圖11所示的頂環302類似的結構。圖15所示的參考例的頂環302與圖11所示的頂環302同樣，向氣缸406內供給流體而由膜片408驅動活塞410，由此能夠使保持器引導件416和保持部件3在上下方向上移動。但是，在圖15所示的參考例的頂環302中，保持器支承引導件412固定於頂環302的頂環主體2的下部件306，相對於頂環主體2不運動。在圖15所示的實施方式的頂環302中，保持器支承引導件412在保持器引導件416和保持部件3的外周方向上延伸，與保持部件3的外側側面接觸而支承保持部件3。因此，保持部件3被保持器支承引導件412支承並且能夠在上下方向上位移。在圖15所示的參考例中，在基板WF的研磨中從基板WF賦予保持部件3的水平方向的負載被保持器支承引導件412從保持部件3的外側支承。在圖15所示的參考例中，保持器支承引導件412從保持部件3的外側支承，因此保持器支承引導件412的徑向的尺寸變大。另一方面，在圖11等所示的實施方式中，通過支承輥450而從保持部件3的內側支承保持部件3，因此不需要如圖15所示的參考例那樣增大保持器支承引導件412的尺寸。因此，在本申請的上述的實施方式中，能夠減小頂環302的尺寸。
另外，在上述的實施方式中，頂環軸18的旋轉力被傳遞給上部件303、中間部件304以及下部件306。並且，旋轉力從固定於下部件306的保持器支承框架420傳遞給支承輥450，從支承輥450通過支承墊418而傳遞給保持部380。因此，頂環302的頂環主體2的旋轉力通過支承輥450而傳遞給保持部380。
另外，在上述的實施方式中，通過通路403向氣缸406供給流體，通過膜片408使活塞410驅動，由此能夠使保持部件3在上下方向上移動而向研磨墊352按壓。另外，能夠通過向氣缸406供給的流體的壓力而控制保持部件3對研磨墊352的按壓壓力。在上述的實施方式中，在保持部件3在上下方向上移動時，由支承輥450引導而移動。因此，能夠減小支承輥450與支承墊418之間的阻力。在圖15所示的參考例中，保持器支承引導件412與保持部件3的外側側面接觸而支承水平方向的負載，並且對保持部件3的上下方向的移動進行引導。因此，在圖15的參考例中，與使用本申請的實施方式的支承輥450的情況相比，對保持部件3的上下方向的移動進行引導時的阻力變大。
＜乾燥單元＞ 乾燥單元是用於使基板WF乾燥的裝置。在圖1所示的基板處理裝置1000中，乾燥單元500使在被研磨單元300研磨之後由搬運單元200的清洗部清洗後的基板WF乾燥。如圖1所示，乾燥單元500配置在搬運單元200的下游。
圖17是示意性地示出一個實施方式的乾燥單元500的側視圖。乾燥單元500具有用於搬運基板WF的搬運輥202。在一個實施方式中，乾燥單元500的搬運輥202能夠由導電性聚合物構成。搬運輥202經由輥軸204等而電接地。這是為了防止基板WF帶電而損傷基板WF。另外，在一個實施方式中，也可以為了防止基板WF的帶電而在乾燥單元500設置離子發生器（未圖示）。乾燥單元500的搬運輥202與搬運單元200的搬運輥202同樣地由齒輪206和馬達208驅動。如圖17所示，在乾燥單元500的入口側具備入口閘門502。入口閘門502構成為能夠開閉。如圖17所示，乾燥單元500具有傳感器504，該傳感器用於對搬運輥202上的規定的位置處的基板WF的存在的有無進行檢測。傳感器504能夠採用任意形式的傳感器，例如能夠採用光學式的傳感器。在圖17所示的實施方式中，傳感器504在乾燥單元500中設置了三個（504a～504c）。在一個實施方式中，能夠與這些傳感器504a～504c對基板WF的檢測對應地控制乾燥單元500的動作。
在圖17所示的實施方式中，乾燥單元500具有噴嘴530，該噴嘴用於朝向在搬運輥202上被搬運的基板WF噴射氣體。氣體例如能夠採用被壓縮後的空氣或者氮氣。在圖示的實施方式中，噴嘴530具有配置在搬運輥202的下側的下噴嘴530a以及配置在搬運輥202的上側的上噴嘴530b。下噴嘴530a被配置為向在搬運輥202上被搬運的基板WF的下表面噴射氣體。另外，上噴嘴530b被配置為向在搬運輥202上被搬運的基板WF的上表面噴射氣體。下噴嘴530a和上噴嘴530b具有與所搬運的基板WF的寬度相同程度或者相同程度以上的寬度。因此，能夠通過下噴嘴530a和上噴嘴530b而在所搬運的基板WF的整體範圍內噴射氣體。乾燥單元500通過下噴嘴530a和上噴嘴530b而將所搬運的基板WF上的水滴吹飛，由此能夠使基板WF乾燥。此外，下噴嘴530a和上噴嘴530b可以分別設置一個，也可以在基板WF的搬運方向上設置複數個。在本實施例中上噴嘴530b和下噴嘴530a都設置三個。作為各噴嘴530的形式，氣體供給口能夠採用按照基板WF的寬度的程度伸長的狹縫狀。
圖17所示的乾燥單元500具有配置在搬運輥202上的上搬運輥506。上搬運輥506與動力源連接，構成為能夠旋轉。在一個實施方式中，上搬運輥506構成為與搬運輥202同樣由齒輪206和馬達208驅動。
＜卸載單元＞ 卸載單元600是用於將進行了研磨和清洗等處理之後的基板WF搬出到基板處理裝置1000外的單元。在圖1所示的基板處理裝置1000中，卸載單元600接受由乾燥單元500乾燥後的基板。如圖1所示，卸載單元600配置在乾燥單元500的下游。
圖18是示意性地示出一個實施方式的卸載單元600的側視圖。在一個實施方式中，卸載單元600具備殼體602。殼體602在接受基板WF的一側具備入口開口604。在圖18所示的實施方式中，右側為入口側。卸載單元600從入口開口604接受基板WF。在一個實施方式中，卸載單元600依據SMEMA（Surface Mount Equipment Manufacturers Association：表面安裝設備製造商協會）的機械裝置介面標準（IPC-SMEMA-9851）構成。
在圖18所示的實施方式中，卸載單元600具備用於搬運基板WF的複數個搬運輥202。通過使搬運輥202旋轉，能夠將搬運輥202上的基板沿規定的方向搬運。在一個實施方式中，卸載單元600的搬運輥202能夠由導電性聚合物構成。在一個實施方式中，搬運輥202經由輥軸204等而電接地。這是為了防止基板WF帶電而損傷基板WF。另外，在一個實施方式中，也可以為了防止基板WF的帶電而在卸載單元600設置離子發生器（未圖示）。
在圖示的實施方式中，卸載單元600的殼體602具有基板WF的出口開口608。卸載單元600具有傳感器612，該傳感器用於對搬運輥202上的規定的位置處的基板WF的存在的有無進行檢測。傳感器612能夠採用任意形式的傳感器，例如能夠採用光學式的傳感器。在圖18所示的實施方式中，傳感器612在殼體602內設置了三個，一個為設置在入口開口604附近的傳感器612a，一個為設置在卸載單元600的中央附近的傳感器612b，另一個為設置在出口開口608附近的傳感器612c。在一個實施方式中，能夠與這些傳感器612對基板WF的檢測對應地控制卸載單元600的動作。例如，在入口開口604附近的傳感器612a檢測到基板WF的存在之後，可以將卸載單元600內的搬運輥202的旋轉起動，另外，也可以變更搬運輥202的旋轉速度。
以下，說明上述的基板處理裝置1000對基板WF的搬運路徑。基板處理裝置1000的動作由控制裝置900控制。在基板處理裝置1000的上游配置有其他的處理裝置。由上游側的其他的處理裝置處理後的基板WF被從基板處理裝置1000的裝載單元100的入口開口104搬入。在上述的實施方式中，基板WF以被研磨單元300研磨的面朝下的方式被搬運。在一個實施方式中，能夠構成為在通過裝載單元100的傳感器112a檢測到基板WF之後，開始進行裝載單元100的搬運輥202的動作。另外，關於被裝載單元100導入的基板WF，基板WF的ID由讀取器106讀取。也可以與所讀取的ID對應地決定基板處理裝置1000中的處理。另外，在根據讀取出的ID而判斷為所導入的基板WF並不是基板處理裝置1000的處理對象之後，也可以停止搬運輥202的搬運。若通過搬運輥202而在裝載單元100內搬運基板WF，則由傳感器112c檢測基板WF。在通過傳感器112c檢測出基板WF且完成由搬運單元200A接受基板WF的準備的情況下，搬運單元200A的入口閘門218打開，通過搬運輥202將基板WF從裝載單元100向搬運單元200A搬運。在未完成由搬運單元200A接受基板WF的準備的情況下，停止裝載單元100的搬運輥202的動作，而等待由搬運單元200A接受的準備的完成。
若基板WF由搬運單元200A搬運，則配置在搬運單元200A的入口側的傳感器216a對基板WF進行檢測。若通過傳感器216a確認到基板WF的後方已通過，則將入口閘門218關閉。然後，通過傳感器216b對基板WF的位置進行監視，並且利用搬運單元200A的搬運輥202搬運基板WF。此時，通過限位器移動機構222而使限位器220在基板WF的搬運路徑內移動。在搬運輥202上搬運來的基板WF與限位器220接觸而將基板WF停止。另外，傳感器216c配置在限位器220的位置，若通過傳感器216c檢測到基板WF則停止搬運輥202的動作。在限位器220的位置（基板交接位置）停止的基板WF經由推動器230而交接到研磨單元300A的頂環302。
若基板WF停止在基板交接位置，則使研磨單元300A的臂360擺動，而使頂環302位於搬運單元200A的基板WF上。接下來，使推動器230的第一工作臺232和第二工作臺270上升，通過第二工作臺270而接受搬運輥202上的基板WF。使推動器230的第一工作臺232支承頂環302的保持部件3，並且使第二工作臺270進一步上升。在該狀態下，頂環302通過真空吸附而將基板WF保持在彈性膜4的下表面。
在使頂環302保持基板WF之後，使擺動臂360擺動，而使保持基板WF的頂環302到達與研磨單元300A的研磨墊352相對的位置。然後，使研磨台350和頂環302旋轉，並且將基板WF按壓在研磨墊352而研磨基板WF。在基板WF的研磨中，通過研磨液供給噴嘴354和通路353而將研磨液向研磨墊352的表面供給。
若研磨單元300A中的基板WF的研磨結束，則使擺動臂360擺動，而使保持基板WF的頂環302移動到搬運單元200A的基板交接位置。以頂環302的保持部件3由第一工作臺232支承、基板WF由第二工作臺270支承的方式使頂環302移動。然後，將頂環302的真空吸附敞開，使基板WF支承於第二工作臺270的支承柱272。然後，使推動器230下降，將基板WF交接到搬運輥202上。
此外，若在研磨單元300A中基板WF的研磨結束，則在研磨單元300A中，使用修整器356和霧化器358等進行研磨墊352的修整、清洗等。
若基板WF從研磨單元300A交接到搬運單元200A，則將搬運輥202再次啟動而搬運基板WF。傳感器216d設置在開始進行基板WF的清洗的位置，若通過傳感器216d檢測到基板WF則開始進行基板WF的清洗。在進行基板WF的清洗時，也可以將搬運輥202的旋轉速度變更成清洗用的速度。利用搬運輥202搬運基板WF，並且從上清洗噴嘴284a和下清洗噴嘴284b朝向基板WF噴射清洗液而清洗基板WF。傳感器216e配置在清洗部內，通過傳感器216e對基板WF的位置進行監視，並且對基板WF進行清洗，並且搬運基板WF。傳感器216f配置在結束基板WF的清洗的位置，若通過傳感器216f檢測到基板WF，則停止來自上清洗噴嘴284a和下清洗噴嘴284b的清洗液的噴射。另外，若結束基板WF的清洗，則將搬運輥202的旋轉速度變更為搬運用的速度。傳感器216g配置在搬運單元200A的出口附近。如果傳感器216g檢測到基板WF，並且完成由作為下一單元的搬運單元200B接受基板WF的準備，則將出口閘門286打開而將基板WF從搬運單元200A向搬運單元200B搬運。此外，如果在利用傳感器216g檢測到基板WF時，未完成由研磨單元300B接受基板WF的準備，則停止搬運輥202的旋轉而使基板WF待機直到接受基板WF的準備完成為止。
在一個實施方式中，在搬運單元200B中的基板WF的處理可以與上述的搬運單元200A相同。在該處理中，典型地說，包含利用研磨單元300A和研磨單元300B對相同的基板WF進行2階段研磨的情況。另外，在一個實施方式中，基板WF的研磨也可以僅由研磨單元300A或者研磨單元300B的一方（僅研磨1階段）進行。例如，在僅利用研磨單元300A進行基板WF的研磨以及在研磨單元300B中未進行研磨的情況下，在搬運單元200B中，不進行朝向研磨單元300B的基板WF的交接以及清洗，利用搬運輥202搬運基板而向作為下一單元的乾燥單元500交接基板WF。另外，當在研磨單元300A中不進行研磨而僅利用研磨單元300B進行基板的研磨的情況下，在搬運單元200A中不進行朝向研磨單元300A的基板WF的交接以及清洗，利用搬運輥202搬運基板而向作為下一單元的搬運單元200B交接基板WF。
在圖1所示的基板處理裝置1000中，基板WF被從搬運單元200B搬運到乾燥單元500。在乾燥單元500接受基板WF時，搬運單元200B的出口閘門286和乾燥單元500的入口閘門502打開，通過搬運輥202而將基板WF從搬運單元200B搬運到乾燥單元500。若檢測到基板WF通過了被配置在乾燥單元500的入口附近的傳感器504a，則關閉乾燥單元500的入口閘門502和搬運單元200B的出口閘門286。傳感器504b配置在開始進行乾燥單元500對基板WF的乾燥的位置，若通過搬運輥202在乾燥單元500內搬運基板WF而由傳感器504b檢測到基板WF，則從下噴嘴530a和上噴嘴530b開始氣體的噴射。傳感器504c配置在乾燥單元500的出口附近，若傳感器504c檢測到基板WF，則停止來自下噴嘴530a和上噴嘴530b的氣體的噴射。另外，若利用傳感器504c檢測到基板WF，則打開出口閘門540，而將基板WF從乾燥單元500搬運到卸載單元600。
搬運到卸載單元600的基板WF由傳感器612a～612c監視，並且被搬運輥202搬運到出口，被從出口開口608搬運到基板處理裝置1000外。在卸載單元600的出口側配置有用於基板WF的下一處理工序的其他的處理裝置，從卸載單元600送交給下一處理工序的處理裝置。
在圖1所示的基板處理裝置1000中，搬運單元200和研磨單元300分別設置兩個，但搬運單元200和研磨單元300可以分別為一個，也可以分別為三個以上。另外，如上所述，裝載單元100、搬運單元200、研磨單元300、乾燥單元500以及卸載單元600能夠作為分別獨立的單元而構成。
根據上述的實施方式而至少掌握以下的技術思想。 ［方式1］根據方式1，提供用於保持基板的頂環，該頂環具有：基板支承面；保持部件，該保持部件被配置為包圍上述基板支承面的外周；以及保持器引導裝置，該保持器引導裝置以使上述保持部件能夠在與上述基板支承面垂直的方向上位移的方式進行引導，並且以禁止上述保持部件在與上述基板支承面平行且遠離上述基板支承面的方向上的位移的方式進行支承，上述保持器引導裝置配置在將上述基板支承部包圍的保持部件的內側。
［方式2］根據方式2，在方式1的頂環中，上述保持器引導裝置具有支承輥，上述支承輥的旋轉軸與上述基板支承面平行。
［方式3］根據方式3，在方式1或者方式2的頂環中，上述基板支承面為大致四邊形。
［方式4］根據方式4，在方式1至方式3中任一個方式的頂環中，上述保持部件具有複數個板狀的部件，與四邊形的上述基板支承面的各邊對應地配置至少一個保持部件。
［方式5］根據方式5，在方式1至方式4中任一個方式的頂環中，上述保持器引導裝置為複數個，上述保持器引導裝置以對與大致四邊形的上述基板支承面的各邊相對的位置處的保持部件進行引導和支承的方式與上述各邊對應地至少設置一個。
［方式6］根據方式6，在方式1至方式5中任一個方式的頂環中，該頂環具有保持器驅動裝置，該保持器驅動裝置用於使上述保持部件在與上述基板支承面垂直的方向上位移。
［方式7］根據方式7，在方式6的頂環中，上述保持器驅動裝置具有：氣缸，該氣缸能夠在內部接納氣體；膜片，該膜片配置在上述氣缸內；以及活塞，該活塞能夠與上述膜片的動作對應地位移，上述保持部件構成為能夠通過上述活塞而移動。
［方式8］根據方式8，在方式6或者方式7的頂環中，上述保持器驅動裝置為複數個，上述保持器驅動裝置以對與大致四邊形的上述基板支承面的各邊相對的位置處的保持部件進行驅動的方式，對應於與上述各邊對應的保持部件而至少設置一個。
［方式9］根據方式9，在方式8的頂環中，上述複數個保持器驅動裝置為相同尺寸。
［方式10］根據方式10，在方式1至方式9中任一個方式的頂環中，上述基板支承面具有彈性部件，上述彈性部件劃分出壓力室的至少一部分。
［方式11］根據方式11，在方式10的頂環中，上述彈性部件劃分出複數個壓力室。
［方式12］根據方式12，在方式10或者方式11的頂環中，該頂環具有用於向上述壓力室供給氣體的通路。
［方式13］根據方式13，提供一種基板處理裝置，該基板處理裝置具有：方式1至方式12中任一個方式的頂環；以及研磨台，該研磨台以保持研磨墊的方式構成。
2:頂環主體 3:保持部件 4:彈性膜 4a:間隔壁 18:頂環軸 50:修整器 300:研磨單元 302:頂環 303:上部件 304:中間部件 306:下部件 315:真空吸附孔 319:上下運動機構 350:研磨台 352:研磨墊 354:研磨液供給噴嘴 355:開口部 356:修整單元 357:貫通孔 358:霧化器 360:擺動臂 380:保持部 402:上部殼體 404:下部殼體 406:氣缸 408:膜片 410:活塞 412:保持器支承引導件 414:帶 415:密封墊 416:保持器引導件 418:支承墊 420:保持器支承框架 424:軸 426:低滑動軸承 450:支承輥 900:控制裝置 1000:基板處理裝置 WF:基板
圖1是示出一個實施方式的基板處理裝置的整體結構的俯視圖。 圖2是示意性地示出一個實施方式的裝載單元的側視圖。 圖3是示意性地示出一個實施方式的搬運單元的側視圖。 圖4是概略性地示出一個實施方式的研磨單元的結構的立體圖。 圖5是一個實施方式的對作為研磨對象物的基板進行保持而將基板向研磨墊上的研磨面按壓的頂環的示意性的剖視圖。 圖6是從研磨台側觀察一個實施方式的頂環的圖。 圖7是示出一個實施方式的保持部件的形狀的圖。 圖8A是示出一個實施方式的彈性膜（膜片：diaphragm）的構造的俯視圖。 圖8B是沿著圖8A所示的箭頭B－B切出的剖視圖。 圖8C是沿著圖8A所示的箭頭C－C切出的剖視圖。 圖9是示出一個實施方式的頂環的詳細的構造的剖視圖。 圖10是將圖9所示的剖視圖的保持(retainer)部放大地示出的剖視圖。 圖11是將圖9所示的剖視圖的保持部放大地示出的剖面立體圖。 圖12是從圖10所示的箭頭12的方向觀察的剖視圖，示出支承輥的構造。 圖13是從上觀察一個實施方式的下部殼體的俯視圖。 圖14是從圖9的箭頭14－14的方向觀察的剖視圖。 圖15是示出作為參考例所示的頂環的保持部的邊緣的剖面立體圖。 圖16是從圖14所示的箭頭16－16的方向觀察的剖視圖。 圖17是示意性地示出一個實施方式的乾燥單元的側視圖。 圖18是示意性地示出一個實施方式的卸載單元的側視圖。 圖19是示出一個實施方式的通過研磨單元而實施的一系列的研磨處理工序的流程圖。
3:保持部件
4:彈性膜
4a:間隔壁
7:中間室
8:外室
9:邊緣室
303:上部件
304:中間部件
306:下部件
316:支架
380:保持部
402:上部殼體
403:通路
404:下部殼體
406:氣缸
408:膜片
410:活塞
412:保持器支承引導件
414:帶
415:密封墊
416:保持器引導件
418:支承墊
420:保持器支承框架
422:螺栓
424:軸
450:支承輥

Claims (13)

  1. 一種頂環，用於保持基板，其具有： 基板支承面； 保持部件，該保持部件被配置為包圍所述基板支承面的外周；以及 保持器引導裝置，該保持器引導裝置以使所述保持部件能夠在與所述基板支承面垂直的方向上位移的方式對所述保持部件進行引導，並且以禁止所述保持部件在與所述基板支承面平行且遠離所述基板支承面的方向上位移的方式對所述保持部件進行支承， 所述保持器引導裝置配置在將所述基板支承面包圍的保持部件的內側。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 所述保持器引導裝置具有支承輥，所述支承輥的旋轉軸與所述基板支承面平行。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 所述基板支承面為大致四邊形。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 所述保持部件具有複數個板狀的部件，與四邊形的所述基板支承面的各邊對應地配置至少一個保持部件。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 所述保持器引導裝置為複數個，所述保持器引導裝置以對與大致四邊形的所述基板支承面的各邊相對的位置處的保持部件進行引導和支承的方式，與所述各邊對應地至少設置一個。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 該頂環具有保持器驅動裝置，該保持器驅動裝置用於使所述保持部件在與所述基板支承面垂直的方向上位移。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的頂環，其中， 所述保持器驅動裝置具有： 氣缸，該氣缸能夠在內部接納氣體； 膜片，該膜片配置在所述氣缸內；以及 活塞，該活塞能夠與所述膜片的動作對應地位移， 所述保持部件構成為能夠通過所述活塞而移動。
  8. 根據申請專利範圍第6項所述的頂環，其中， 所述保持器驅動裝置為複數個，所述保持器驅動裝置以對與大致四邊形的所述基板支承面的各邊相對的位置處的保持部件進行驅動的方式，對應於與所述各邊對應的保持部件而至少設置一個。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的頂環，其中， 所述複數個保持器驅動裝置為相同尺寸。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述的頂環，其中， 所述基板支承面具有彈性部件， 所述彈性部件劃分出壓力室的至少一部分。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的頂環，其中， 所述彈性部件劃分出複數個壓力室。
  12. 根據申請專利範圍第10項所述的頂環，其中， 該頂環具有用於向所述壓力室供給氣體的通路。
  13. 一種基板處理裝置，其具有： 申請專利範圍第1項所述的頂環；以及 研磨台，該研磨台構成為保持研磨墊。
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