WO2024080189A1 - トップリングおよび基板処理装置 - Google Patents

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WO2024080189A1
WO2024080189A1 PCT/JP2023/036057 JP2023036057W WO2024080189A1 WO 2024080189 A1 WO2024080189 A1 WO 2024080189A1 JP 2023036057 W JP2023036057 W JP 2023036057W WO 2024080189 A1 WO2024080189 A1 WO 2024080189A1
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substrate
top ring
pressure
polishing
piezoelectric element
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誠 柏木
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Ebara Corp
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32—Retaining rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • This application relates to a top ring and a substrate processing apparatus.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • Substrate processing equipment such as a chemical mechanical polishing device includes, for example, a top ring for holding a substrate.
  • the substrate WF is vacuum-adsorbed and held by a substrate adsorption member, and while rotating in this state, the top ring is pressed against a polishing pad on a polishing table that is also rotating, thereby chemically and mechanically polishing the substrate WF.
  • uneven polishing of the polished surface of the substrate can occur due to uneven thickness of the substrate and the in-plane uniformity of the porous material/shielding material that constitutes the substrate suction part of the top ring.
  • the porous material is subjected to flat processing (milling) using a flat milling blade, but the processing marks can be directly transferred to the polishing rate.
  • the top ring may be equipped with multiple pressure chambers separated by elastic membranes. By creating a difference in pressure between each pressure chamber, it is possible to correct the uniformity of the force pressing against the substrate to a certain extent, but it is not possible to create minute and complex pressure differences, and even if it were possible, it would be an expensive configuration. Furthermore, once the design is finalized, it requires a lot of effort to make any changes. Furthermore, even in top rings equipped with multiple piezoelectric elements (JP Patent Publication No. 9-225820 (Patent Document 1) and JP Patent Publication No. 2000-094301 (Patent Document 2)), there is room for improvement in terms of improving the in-plane uniformity of the polishing rate.
  • One of the objectives of this application is to realize a top ring that can improve polishing uniformity.
  • a top ring for holding a substrate comprising: a base member connected to a rotating shaft; a substrate suction member including a porous member having a substrate suction surface for suctioning a substrate and a pressure reduction portion communicating with a pressure reduction means; and a first pressure assembly disposed between the base member and the substrate suction member and having a plurality of first pressure means disposed on the opposite side of the substrate suction surface of the substrate suction member, the first pressure means being configured to apply a pressing force to the substrate suction member completely independently of each other.
  • FIG. 1 is a plan view showing an overall configuration of a substrate processing apparatus according to one embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a polishing unit according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a top ring according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a top ring according to an embodiment. This is a cross section taken along line k-k in FIG. This is a cross section taken along line mm in FIG. 13 is a modified example of a frame member of a substrate suction member.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a calibration method for a top ring.
  • 10A to 10C are explanatory diagrams illustrating another example of the calibration method of the top ring. 13 is a flowchart of a calibration process.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a substrate processing apparatus 1000 according to one embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1000 shown in FIG. 1 has a load unit 100, a transport unit 200, a polishing unit 300, a drying unit 500, and an unload unit 600.
  • the transport unit 200 has two transport units 200A and 200B
  • the polishing unit 300 has two polishing units 300A and 300B.
  • each of these units can be formed independently. By forming these units independently, substrate processing apparatuses 1000 with different configurations can be easily formed by arbitrarily combining the number of each unit.
  • the substrate processing apparatus 1000 includes a control device 900, and each component of the substrate processing apparatus 1000 is controlled by the control device 900.
  • control device 900 can be configured from a general computer including an input/output device, a calculation device 900a, a storage device 900b, and the like.
  • the calculation device 900a can include a CPU, an MPU, and the like.
  • the memory device 900b may include any non-volatile memory and/or volatile memory.
  • the load unit 100 is a unit for introducing a substrate WF before processing such as polishing and cleaning is performed into the substrate processing apparatus 1000.
  • the load unit 100 is configured to comply with the machine interface standard (IPC-SMEMA-9851) of the Surface Mount Equipment Manufacturers Association (SMEMA).
  • the transport mechanism of the load unit 100 has a plurality of transport rollers 202 and a plurality of roller shafts 204 to which the transport rollers 202 are attached.
  • three transport rollers 202 are attached to each roller shaft 204.
  • the substrate WF is placed on the transport rollers 202, and the substrate WF is transported by the rotation of the transport rollers 202.
  • the attachment position of the transport rollers 202 on the roller shaft 204 can be any position that can transport the substrate WF stably.
  • the transport rollers 202 come into contact with the substrate WF, they should be positioned so that they come into contact with an area that does not cause any problems even if they come into contact with the substrate WF to be processed.
  • the transport rollers 202 of the load unit 100 can be made of a conductive polymer. In one embodiment, the transport rollers 202 are electrically grounded via the roller shafts 204 or the like. This is to prevent the substrate WF from being charged and damaging the substrate WF. In one embodiment, the load unit 100 may also be provided with an ionizer (not shown) to prevent the substrate WF from becoming charged.
  • ⁇ Transport unit> 1 includes two transport units 200 A and 200 B.
  • the two transport units 200 A and 200 B may have the same configuration, and therefore will be collectively referred to as the transport unit 200 in the following description.
  • the transport unit 200 shown in the figure is equipped with a number of transport rollers 202 for transporting the substrate WF.
  • the transport rollers 202 of the transport unit 200 may be formed from a conductive polymer or a non-conductive polymer.
  • the transport rollers 202 are driven by a motor (not shown).
  • the substrate WF is transported to a substrate transfer position by the transport rollers 202.
  • the transport unit 200 has a cleaning nozzle 284.
  • the cleaning nozzle 284 is connected to a cleaning liquid supply source (not shown).
  • the cleaning nozzle 284 is configured to supply cleaning liquid to the substrate WF transported by the transport rollers 202.
  • Fig. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a polishing unit 300 according to an embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1000 shown in Fig. 1 includes two polishing units 300A and 300B.
  • the two polishing units 300A and 300B may have the same configuration, and therefore will be collectively referred to as the polishing unit 300 below.
  • the polishing unit 300 includes a polishing table 350 and a top ring 302 that constitutes a polishing head that holds a substrate, which is an object to be polished, and presses (presses) it against the polishing surface on the polishing table 350.
  • the polishing table 350 is connected to a polishing table rotation motor (not shown) disposed below it via a table shaft 351, and is rotatable around the table shaft 351.
  • a polishing pad 352 is attached to the upper surface of the polishing table 350, and a surface 352a of the polishing pad 352 constitutes a polishing surface for polishing the substrate.
  • the polishing pad 352 may be attached via a layer that facilitates peeling from the polishing table 350.
  • Such a layer may be, for example, a silicone layer or a fluorine-based resin layer, and may be, for example, one described in JP 2014-176950 A.
  • a silicone layer or a fluorine-based resin layer may be, for example, one described in JP 2014-176950 A.
  • JP 2014-176950 A The entire disclosure of JP 2014-176950 A, including the specification, claims, drawings, and abstract, is incorporated herein by reference in its entirety.
  • a polishing liquid supply nozzle 354 is installed above the polishing table 350, and the polishing liquid is supplied onto the polishing pad 352 on the polishing table 350 by this polishing liquid supply nozzle 354. Also, as shown in FIG. 2, the polishing table 350 and the table shaft 351 are provided with a passage 353 for supplying the polishing liquid.
  • the passage 353 is connected to an opening 355 on the surface of the polishing table 350.
  • a through hole 357 is formed in the polishing pad 352 at a position corresponding to the opening 355 of the polishing table 350, and the polishing liquid passing through the passage 353 is supplied to the surface of the polishing pad 352 from the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352.
  • the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352 may be one or more. Also, the positions of the opening 355 of the polishing table 350 and the through hole 357 of the polishing pad 352 are arbitrary, but in one embodiment, they are arranged near the center of the polishing table 350.
  • the polishing unit 300 includes an atomizer 358 for spraying a liquid or a mixture of liquid and gas toward the polishing pad 352 (see FIG. 1).
  • the liquid sprayed from the atomizer 358 is, for example, pure water, and the gas is, for example, nitrogen gas.
  • the top ring 302 (more specifically, the base member 420 described below) is connected to the top ring shaft 18, which is movable up and down relative to the swing arm 360 by a vertical movement mechanism 319.
  • the vertical movement of the top ring shaft 18 moves the entire top ring 302 up and down relative to the swing arm 360, positioning it.
  • the top ring shaft 18 is rotated by the drive of a top ring rotation motor (not shown). The rotation of the top ring shaft 18 causes the top ring 302 to rotate around the top ring shaft 18.
  • the top ring 302 is adapted to hold a rectangular substrate WF on its underside.
  • the substrate WF may be a copper clad laminate (CCL) substrate, a printed circuit board (PCB), a photomask substrate, a display panel, or any other rectangular substrate.
  • Some substrates have multiple wiring units formed thereon, each of which has a wiring pattern. Note that IC chip dies or the like may be mounted on each of the multiple wiring units of a polished substrate.
  • the swing arm 360 is configured to be rotatable around a support shaft 362. The top ring 302 can be moved between the substrate transfer position of the transport unit 200 and above the polishing table 350 by rotating the swing arm 360.
  • the top ring 302 can be lowered by lowering the top ring shaft 18, thereby pressing the substrate WF against the surface (polishing surface) 352a of the polishing pad 352.
  • the top ring 302 and the polishing table 350 are rotated, and a polishing liquid is supplied onto the polishing pad 352 from a polishing liquid supply nozzle 354 provided above the polishing table 350 and/or from an opening 355 provided in the polishing table 350.
  • the surface of the substrate WF can be polished by pressing the substrate WF against the polishing surface 352a of the polishing pad 352.
  • the swing arm 360 may be fixed or swung so that the top ring 302 passes through the center of the polishing pad 352 (so as to cover the through hole 357 of the polishing pad 352).
  • the up-down movement mechanism 319 that moves the top ring shaft 18 and the top ring 302 up and down includes a bridge 28 that rotatably supports the top ring shaft 18 via a bearing 321, a ball screw 32 attached to the bridge 28, a support base 29 supported by a support column 130, and an AC servo motor 38 provided on the support base 29.
  • the support base 29 that supports the servo motor 38 is fixed to the swing arm 360 via the support column 130.
  • the ball screw 32 has a screw shaft 32a connected to the servo motor 38 and a nut 32b into which the screw shaft 32a screws.
  • the top ring shaft 18 moves up and down together with the bridge 28. Therefore, when the servo motor 38 is driven, the bridge 28 moves up and down via the ball screw 32, which causes the top ring shaft 18 and the top ring 302 to move up and down.
  • the polishing unit 300 includes a dressing unit 356 that dresses the polishing surface 352a of the polishing pad 352.
  • the dressing unit 356 includes a dresser 50 that is in sliding contact with the polishing surface 352a, a dresser shaft 51 to which the dresser 50 is connected, an air cylinder 53 provided at the upper end of the dresser shaft 51, and a swinging arm 55 that rotatably supports the dresser shaft 51.
  • the lower part of the dresser 50 is formed of a dressing member 50a, and needle-shaped diamond particles are attached to the underside of the dressing member 50a.
  • the air cylinder 53 is disposed on a support stand 57 supported by supports 56, and these supports 56 are fixed to the swinging arm 55.
  • the swing arm 55 is driven by a motor (not shown) and is configured to rotate around the support shaft 58.
  • the dresser shaft 51 rotates by driving a motor (not shown), and the dresser 50 rotates around the dresser shaft 51 due to the rotation of the dresser shaft 51.
  • the air cylinder 53 moves the dresser 50 up and down via the dresser shaft 51, and presses the dresser 50 against the polishing surface 352a of the polishing pad 352 with a predetermined pressing force.
  • the dresser 50 is used to measure the amount of wear of the polishing pad 352. That is, the dressing unit 356 is provided with a displacement sensor 60 that measures the displacement of the dresser 50.
  • the displacement sensor 60 constitutes a wear amount detection means that detects the amount of wear of the polishing pad 352, and is provided on the upper surface of the swing arm 55.
  • a target plate 61 is fixed to the dresser shaft 51, and the target plate 61 moves up and down in accordance with the up and down movement of the dresser 50.
  • the displacement sensor 60 is disposed so as to pass through the target plate 61, and measures the displacement of the dresser 50 by measuring the displacement of the target plate 61.
  • any type of sensor such as a linear scale, a laser sensor, an ultrasonic sensor, or an eddy current sensor, may be used as the displacement sensor 60.
  • the displacement sensor 60 and the target plate 61 may be omitted.
  • the dressing of the polishing surface 352a of the polishing pad 352 is performed as follows.
  • the dresser 50 is pressed against the polishing surface 352a by the air cylinder 53, and at the same time, pure water is supplied to the polishing surface 352a from a pure water supply nozzle (not shown).
  • a pure water supply nozzle (not shown)
  • the passage 353 for supplying the polishing liquid and/or the polishing liquid supply nozzle 354 may be switched to pure water supply to supply pure water to the polishing surface 352a.
  • the dresser 50 is rotated around the dresser shaft 51 and the swing arm 55 is swung on the polishing surface 352a, so that the lower surface (diamond particles) of the dressing member 50a is brought into sliding contact with the rotating polishing surface 352a. In this way, the polishing pad 352 is scraped off by the dresser 50, and the polishing surface 352a is dressed.
  • the polishing unit 300 is equipped with a film thickness sensor 42 that measures the film thickness of the substrate WF on the polishing surface 352a.
  • the film thickness sensor 42 is configured to generate a film thickness index value that directly or indirectly indicates the film thickness of the substrate WF. This film thickness index value changes according to the film thickness of the substrate WF.
  • the film thickness index value may be a value that represents the film thickness of the substrate WF itself, or may be a physical quantity or signal value before being converted into a film thickness.
  • the film thickness sensor 42 examples include an eddy current sensor and an optical film thickness sensor.
  • the film thickness sensor 42 is installed in the polishing table 350 and rotates integrally with the polishing table 350. More specifically, the film thickness sensor 42 is configured to measure the film thickness at multiple measurement points on the substrate WF while crossing the substrate WF on the polishing surface 352a each time the polishing table 350 rotates once. The film thicknesses at the multiple measurement points are output from the film thickness sensor 42 as film thickness index values, and the film thickness index values are sent to the control device 900.
  • the control device 900 is configured to control the operation of the top ring 302 based on the film thickness index values.
  • the control device 900 creates a film thickness profile of the substrate WF from the film thickness index value output from the film thickness sensor 42.
  • the film thickness profile of the substrate WF is a distribution of film thickness index values.
  • the control device 900 controls the operation of the top ring 302 so as to eliminate the difference between the obtained current film thickness profile of the substrate WF and the target film thickness profile.
  • the target film thickness profile of the substrate WF is stored in advance in the storage device 900b of the control device 900. Examples of the current film thickness profile of the substrate WF include an initial film thickness profile of the substrate WF before it is polished by the substrate processing device 1000 (polishing unit 300) shown in FIG.
  • the initial film thickness profile is created, for example, from film thickness measurements obtained by a stand-alone film thickness measuring device not shown, or film thickness measurements obtained by another substrate processing device 1000 equipped with a film thickness sensor.
  • the initial film thickness profile is stored in the storage device 900b of the control device 900.
  • the drying unit 500 is an apparatus for drying the substrate WF.
  • the drying unit 500 dries the substrate WF that has been polished in the polishing unit 300 and then cleaned in the cleaning section of the transport unit 200.
  • the drying unit 500 is disposed downstream of the transport unit 200.
  • the drying unit 500 has a nozzle 530 for spraying gas toward the substrate WF transported on the transport roller 202.
  • the gas can be, for example, compressed air or nitrogen.
  • the substrate WF can be dried by blowing off water droplets on the transported substrate WF by the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is a unit for unloading the substrate WF after processing such as polishing and cleaning to the outside of the substrate processing apparatus 1000.
  • the unload unit 600 receives the substrate after drying in the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is disposed downstream of the drying unit 500.
  • the unload unit 600 is configured to comply with the machine interface standard (IPC-SMEMA-9851) of the Surface Mount Equipment Manufacturers Association (SMEMA).
  • Figures 3 and 4 are cross-sectional views that show a schematic view of the top ring 302 according to an embodiment.
  • Figure 3 shows a cross-sectional view of the top ring 302 when the substrate WF is in contact with the polishing pad 352 and the membrane 422 and the piezoelectric element 432 are in a pressurized state.
  • Figure 4 shows a cross-sectional view of the top ring 302 when the substrate WF is not in contact with the polishing pad 352 and the membrane 422 and the piezoelectric element 432 are in an unpressurized state.
  • the top ring 302 comprises a substrate adsorption member 410, a base member 420, and a piezoelectric element member 430 disposed between the substrate adsorption member 410 and the base member 420.
  • the substrate adsorption member 410, the base member 420, and the piezoelectric element member 430 are configured to be slidable relative to each other in the vertical direction, and the piezoelectric element member 430 is slidable relative to the base member 420 and the substrate adsorption member 410 in the vertical direction.
  • the substrate suction member 410 is disposed below the base member 420 and the piezoelectric element member 430, and includes a porous member 411 and a shielding member 412 to which the porous member 411 is attached.
  • the porous member 411 may be any member capable of vacuum-suctioning the substrate WF by vacuuming using the pressure reducing means (vacuum source) 415, and may be made of a resin porous material in which a large number of pores are formed in a resin such as PE (polyethylene), PP (polypropylene), PTFE (polytetrafluoroethylene), or PVC (polyvinyl chloride).
  • the porous member 411 may also be made of a ceramic in which a large number of pores are formed.
  • the porous member 411 is formed in a plate shape, and has a substrate suction surface 411a for suctioning the substrate WF and a pressure reducing section 411b that communicates with the pressure reducing means (vacuum source) 415.
  • the substrate WF is suctioned and held by the porous member 411 by reducing the pressure of the porous member 411 using the pressure reducing means (vacuum source) 415.
  • the shielding member 412 may be any airtight member capable of blocking the flow of gas, and may be formed, for example, from a relatively soft resin plate such as PE (polyethylene), PP (polypropylene), PTFE (polytetrafluoroethylene), or PVC (polyvinyl chloride).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • the shielding member 412 is formed so as to shield the surface opposite to the substrate adsorption surface 411a and the side of the porous member 411.
  • the shielding member 412 includes a suction hole 414 formed so as to communicate with the porous member 411.
  • the pressure reducing section 411b is provided at the position where the suction hole 414 is formed.
  • the suction hole 414 is formed in the shielding member 412 so as to communicate with the side of the porous member 411, and the pressure reducing section 411b is provided on the side of the porous member 411.
  • One end of the suction hole 414 is connected to the side of the porous member 411, and the other end is connected to the pressure reducing means 415 via the suction path 423.
  • the shielding member 412 when the porous member 411 is evacuated by the pressure reducing means (vacuum source) 415, a negative pressure can be efficiently formed on the substrate adsorption surface 411a. This allows the substrate WF to be reliably adsorbed to the substrate adsorption member 410, and therefore the substrate WF can be prevented from jumping outward (slipping out) during polishing without providing a retaining member around the substrate WF. It also prevents the substrate WF or the top ring 302 from coming into contact with the retaining member during polishing and being damaged.
  • the substrate suction member 410 includes a frame member 413 provided on the shielding member 412 so as to surround at least a portion of the periphery of the piezoelectric element member 430.
  • the frame member 413 is provided in a frame shape on the peripheral portion of the upper surface of the shielding member 412.
  • the substrate suction member 410 is arranged so that the movement in the vertical direction relative to the piezoelectric element member 430 and thus the base member 420 is guided by the support rollers 438 provided around the piezoelectric element member 430.
  • a support pad 418 is provided on the inner side surface of the frame member 413 corresponding to each support roller 438.
  • the support pad 418 is guided in the vertical direction relative to the piezoelectric element member 430 by contacting and guiding the support roller 438.
  • the support pad 418 may be provided in common for a plurality of support rollers 438.
  • the substrate suction member 410 is attached to the piezoelectric element member 430 so as to be slightly movable relative to the piezoelectric element member 430 in a planar direction parallel to the polishing surface of the polishing pad 352.
  • stoppers 413A for limiting the downward movement of the substrate suction member 410 are provided on the frame member 413 at the four corners of the piezoelectric element member 430.
  • the top ring 302 further includes an outer peripheral band 419 that connects the outer side of the base body 421 of the base member 420 and the outer side of the frame member 413 of the substrate suction member 410.
  • the outer peripheral band 419 is provided to surround the entire circumference of the top ring 302.
  • the outer peripheral band 419 allows the substrate suction member 410 to be displaced relative to the base member 420, and prevents the polishing liquid and the like from entering the space (internal space) between the substrate suction member 410 and the base member 420.
  • a recess that opens downward on the base member 420 and a recess that opens upward on the substrate suction member 410 form the internal space.
  • the base member 420 includes a base body 421 connected to the top ring shaft 18, and a membrane (elastic membrane) 422 attached to the base body 421 and forming a pressure chamber 422A.
  • the membrane (elastic membrane) 422 can be made of, for example, silicone rubber, FKM, or EPDM.
  • the base body 421 has an internal space that is a recess that opens downward, and the membrane 422 is disposed above the internal space (the bottom side of the recess), and at least a portion of the piezoelectric element member 430 is accommodated below the membrane 422.
  • the pressure chamber 422A in the membrane 422 is connected to a compressed air supply source 425 through a flow path 424, and the membrane 422 is configured to be pressurized and expanded by compressed air (pressurized fluid) from the compressed air supply source 425.
  • linear guides 426 are provided on the two opposing inner side surfaces of the base body 421.
  • two linear guides 426 are provided on each of the two opposing inner side surfaces.
  • the linear guides 426 engage with linear guides 437 provided at corresponding positions on the piezoelectric element member 430 to guide the vertical movement of the piezoelectric element member 430 relative to the base member 420.
  • the linear guides 426 and the linear guides 437 can be, for example, sliding members, one of which is a rail and the other of which engages with the rail.
  • linear guides are provided only on a pair of opposing inner side surfaces (two inner side surfaces) of the four inner side surfaces of the base body 421, making it easier to smoothly move up and down between the base member 420 and the piezoelectric element member 430.
  • linear guides 426 may be provided on all inner side surfaces of the base body 421.
  • the piezoelectric element member 430 comprises a holder 431 as a housing, a plurality of piezoelectric elements 432 housed and arranged inside the holder 431, a fluid bag 433 arranged below each piezoelectric element 432, and a pressing force measuring device 434 arranged between the piezoelectric elements 432 and the fluid bag 433.
  • the pressing force measuring device 434 may be arranged below the fluid bag 433 or at another position, as long as it is possible to measure the pressing force of each piezoelectric element 432 (the pressing force pressing the substrate WF against the polishing pad 352 at the position of each piezoelectric element 432).
  • the piezoelectric elements 432 are arranged in a matrix, for example, as shown in FIG. 6. However, the piezoelectric elements 432 are not limited to the arrangement shown in FIG. 6 and can be arranged in any arrangement. It is preferable to use piezoelectric elements 432 having approximately the same dimensions and characteristics. The characteristics of the piezoelectric elements include the amount of extension (stroke) relative to the applied voltage.
  • Each piezoelectric element 432 is connected to the driving voltage application device 435 via electrical wiring 436.
  • the driving voltage application device 435 is built into the base body 421, but the driving voltage application device 435 may be arranged outside the top ring 302.
  • the driving voltage application device 435 receives a control signal/voltage from the control device 900 and supplies a driving voltage corresponding to the control signal/voltage to each piezoelectric element 432.
  • Each piezoelectric element 432 constitutes an individual actuator and can apply a pressing force to each part of the substrate suction member 410 (each area corresponding to each piezoelectric element) completely independently of each other.
  • Fluid bag 433 is made of a material with low elasticity (such as high-hardness silicone rubber, EPDM, FKM, nylon film, polyethylene film, PET film, and films with a multi-layer structure of these films. This corresponds to the bag material of water bags for emergency use that are generally available on the market) that holds the fluid inside the bag, and is made of a bag member with low elasticity overall (a non-expandable bag member/bag that does not expand, but deforms according to the shape of the fluid contained therein).
  • fluid bag 433 is a member that transmits the pressure from piezoelectric element 432 to substrate suction member 410 with almost no expansion or contraction.
  • the fluid held by fluid bag 433 is preferably a non-compressible fluid, such as water, oil, or other liquid.
  • a non-compressible fluid such as water, oil, or other liquid.
  • the fluid may be a gas if the fluid bag 433 as a whole can be made of a material with low elasticity. In this case, it is preferable to sufficiently fill the pouch of the liquid bag 433 with gas.
  • a thin partition is provided between adjacent fluid bags 433, but adjacent fluid bags 433 can press against the substrate side (substrate adsorption member 410) with substantially no gaps. Therefore, the fluid bag 433 provided on each piezoelectric element 432 can press against the substrate adsorption member 410 and ultimately each part of the substrate WF with no gaps (can be pressed against the polishing pad 352). In other words, the fluid bag 433 can reduce or prevent uneven pressing by each piezoelectric element 432.
  • the drive voltage application device 435 applies a drive voltage to the multiple piezoelectric elements 432, these piezoelectric elements 432 expand toward the fluid bag 433.
  • This expansion of the piezoelectric elements 432 locally adjusts the pressing force with which the pressure chamber 422A presses the substrate WF against the polishing pad 352. This suppresses or prevents uneven pressing (variation in pressing force) when the pressure chamber 422A presses the substrate WF against the polishing pad 352 via the piezoelectric elements 432.
  • the amount of expansion of the piezoelectric element may be referred to as the stroke.
  • the piezoelectric elements 432 to which a drive voltage is applied can adjust the pressing force with which the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 for each area of the piezoelectric element 432.
  • the piezoelectric elements 432 to which a drive voltage is applied can adjust the pressing force with which the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 for each area of the piezoelectric element 432.
  • the substrate WF has a varying thickness
  • the thicker portions will be pressed against the polishing pad 352 with a greater pressing force and the thinner portions will be pressed against the polishing pad 352 with a smaller pressing force.
  • the pressing force with which the pressure chamber 422A presses the substrate WF against the polishing pad 352 can be made uniform at each portion (area) of the substrate WF (the surface pressure distribution can be made uniform).
  • the pressure with which the pressure chamber 422A presses the substrate WF against the polishing pad 352 can be made uniform at each part (area) of the substrate WF by appropriately adjusting the stroke of the piezoelectric element at each part (area) of the substrate WF (the surface pressure distribution can be made uniform).
  • each part (area) of the substrate WF can be pressed against the polishing pad 352 with a uniform pressure (the surface pressure distribution can be made uniform), and the in-plane uniformity of the polishing rate can be improved.
  • the pressing force measuring device 434 is a device that measures the pressing force (the force pressing the substrate WF against the polishing pad 352) at the position of each piezoelectric element 432, and can be, for example, a pressure gauge.
  • each pressing force measuring device 434 is arranged in series with the piezoelectric element 432 and the fluid bag 433. More specifically, each pressing force measuring device 434 is arranged between the piezoelectric element 432 and the fluid bag 433.
  • the pressing force measuring device 434 arranged in this manner can separately measure the pressing force pressing the substrate WF against the polishing pad 352 at each piezoelectric element 432.
  • the arrangement of the pressing force measuring device 434 is not limited to the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 4.
  • the pressing force measuring device 434 may be arranged between the substrate suction member 410 and the fluid bag 433, or may be arranged next to the fluid bag 433.
  • the pressing force measuring device 434 may be configured to convert the measured pressing force [N] into pressure [Pa].
  • Examples of the pressing force measuring device 434 include a load cell connected to multiple piezoelectric elements 432 and a piezoelectric sheet.
  • the piezoelectric sheet has multiple piezoelectric sensors and is configured to generate a voltage according to the force applied to the piezoelectric sheet and convert the voltage value into force or pressure.
  • linear guides 437 are provided on two opposing outer side surfaces of the holder 431 of the piezoelectric element member 430.
  • two linear guides 437 are provided on each outer side surface of the holder 431.
  • the linear guides 437 engage with the linear guides 426 of the base member 420 to guide the vertical movement of the piezoelectric element member 430 relative to the base member 420.
  • the base body 421 of the base member 420 is provided with four stoppers 421A corresponding to the four corners of the piezoelectric element member 430. These stoppers 421A limit the downward movement of the piezoelectric element member 430.
  • a plurality of support rollers 438 are provided on each outer side of the holder 431.
  • three support rollers 438 are provided on each outer side of the main body 431, but the number of support rollers 438 is arbitrary.
  • the support rollers 438 are provided below the linear guide 437.
  • Support pads 418 are provided on the inner side of the frame member 413 of the substrate adsorption member 410 corresponding to each support roller 438. The vertical movements of the substrate adsorption member 410 and the piezoelectric element member 430 are guided by each support roller 438 rolling on the support pads 418.
  • the frame member 413 of the substrate adsorption member 410 is provided with four stoppers 413A corresponding to the four corners of the piezoelectric element member 430. These stoppers 413A limit the downward movement of the substrate adsorption member 410 relative to the piezoelectric element member 430.
  • the stopper 421A of the base member 420 limits the downward movement of the piezoelectric element member 430 relative to the base member 420
  • the stopper 413A of the substrate attraction member 410 limits the downward movement of the substrate attraction member 410 relative to the piezoelectric element member 430
  • a stopper (not shown) that limits the upward movement of the piezoelectric element member 430 relative to the base member 420 may be provided on the inner side surface of the base main body 421.
  • Such a stopper can be provided, for example, by protruding the inner wall of the base main body 421 upward from the four corners of the holder 431 of the piezoelectric element member 430.
  • FIG. 7 shows a modified example of the frame member of the substrate suction member.
  • the stopper 413A of the frame member 413 may be configured to be removable from the other parts of the frame member 413.
  • the stopper 413A can be removably connected to the other parts of the frame member 413 with a fastening member 413B such as a screw.
  • the substrate suction member 410 can be easily removed from the top ring 302 by removing the stopper 413A. This makes it easy to perform maintenance such as replacing the porous member, which is a consumable part included in the substrate suction member. Note that if the substrate suction member 410 can be removed from the top ring 302 without removing all four stoppers 413A, only some of the stoppers 413A may be configured to be removable.
  • the top ring 302 (substrate WF) is not in contact with the polishing pad 352. Also, no drive voltage is applied to the piezoelectric element 432 of the piezoelectric element member 430 (piezoelectric element is in an unpressurized state). Also, not enough compressed air is introduced into the pressure chamber 422A, so the membrane 422 is not pressurized (unpressurized state).
  • the piezoelectric element member 430 descends relative to the base member 420 until the four corners of its holder 431 engage with the stoppers 421A (FIG. 5) of the base member 420, and the substrate suction member 410 descends relative to the piezoelectric element member 430 until its stoppers 413A (FIG. 6) engage with the four corners of the piezoelectric element member 430.
  • the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 by the pressing force of the membrane 422, and the pressing force applied to each part (each area) of the substrate WF is adjusted by the multiple piezoelectric elements 432, so that the distribution of the surface pressure of the pressing force by which the pressurizing chamber 422A presses the substrate WF against the polishing pad 352 is made uniform.
  • the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 by the pressing force of the membrane 422 on the entire area of the substrate WF, and the pressing force of each area of the substrate WF is adjusted by the strokes of the multiple piezoelectric elements 432 corresponding to each area of the substrate WF. Therefore, even if there is variation in the thickness of the porous member 411, the shielding member 412, and/or the substrate WF, each part of the substrate WF can be pressed against the polishing pad 352 with a uniform force (the surface pressure distribution can be made uniform). This makes it possible to improve the in-surface uniformity of the polishing rate (polishing amount).
  • the film thickness control of the polishing process by the substrate processing apparatus 1000 described above can be performed, for example, as follows.
  • the control device 900 calculates the difference between the current film thickness profile of the substrate WF (the film thickness profile of the substrate WF created from the film thickness index value (index value that directly or indirectly indicates the film thickness of the substrate WF) output from the film thickness sensor 42 described above) and the target film thickness profile stored in advance in the storage device 900b, and creates a distribution of the target polishing amount on the polished surface of the substrate WF. Furthermore, based on the created distribution of the target polishing amount, the control device 900 determines the command value of the voltage to be applied to the piezoelectric element 432 in order to achieve the target polishing amount within a specified polishing time.
  • control device 900 creates a distribution of the target polishing rate from the distribution of the target polishing amount and the above-mentioned specified polishing time, and determines the command value of the voltage that can achieve the target polishing rate from the polishing rate correlation data.
  • the polishing rate correlation data is data that indicates the relationship between the polishing rate and the command value of the voltage.
  • the control device 900 sends a voltage command value (control signal/voltage) to the drive voltage application device 435.
  • the drive voltage application device 435 applies a predetermined drive voltage to the piezoelectric element 432 in accordance with the voltage command value (control signal/voltage), and adjusts the film thickness profile of the substrate WF.
  • the film thickness profile is adjusted, for example, at regular intervals or for each rotation period of the polishing table 350.
  • control device 900 determines the command value of the voltage to be applied to the piezoelectric element 432 based on the current film thickness profile of the substrate WF obtained by the film thickness sensor 42, without creating a distribution of the target polishing amount.
  • the control device 900 determines the command value of the voltage to be applied to the piezoelectric element 432 corresponding to the region of the large film thickness index value (the index value that directly or indirectly indicates the film thickness of the substrate WF generated by the film thickness sensor 42 described above) in order to bring the current film thickness profile closer to the flat film thickness profile, so as to apply a voltage higher by a predetermined change amount than the currently applied voltage to the piezoelectric element 432 corresponding to the region of the small film thickness index value.
  • these voltage change amounts are set in advance in the control device 900 as parameters.
  • the calibration of the piezoelectric elements 432 is aimed at adjusting the relationship between the applied voltage (stroke) of each piezoelectric element 432 and the uniformity of the surface pressure distribution when the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 (taking into consideration the difference in pressing force caused by the deformation hysteresis of the piezoelectric element 432, the installation height of the piezoelectric element 432, and unevenness in the thickness of the substrate attracting member 410 (porous member 411, shielding member 412), etc.).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of a method for calibrating the top ring.
  • a surface pressure distribution measuring device 500 is placed on the polishing pad 352
  • a top ring 302 with a substrate WF adsorbed thereon is placed on the surface pressure distribution measuring device 500, and compressed air is supplied to a pressure chamber 422A (FIG. 3) of the top ring 302 to press the substrate WF against the polishing pad 352.
  • the porous member 411 (FIG. 3) may be pressed against the polishing pad 352 without holding the WF.
  • the surface pressure distribution measuring device 500 may be, for example, a sheet-like pressure sensor or tactile sensor.
  • the pressure sensing portion of the surface pressure distribution measuring device 500 is large enough to cover the entire substrate WF, and the surface pressure distribution measuring range of the surface pressure distribution measuring device 500 is configured to be larger than the dimensions of the substrate WF.
  • the pressure distribution measured by the surface pressure distribution measuring device 500 is viewed, and the strokes (voltage values) of the multiple piezoelectric elements 432 are adjusted so that the output (pressure distribution) of the surface pressure distribution measuring device 500 becomes uniform.
  • auto calibration may be performed using artificial intelligence.
  • the voltage values of the piezoelectric elements 432 obtained as described above are stored as calibration values in a storage device inside or outside the computer (PC) 501.
  • the control device 900 may be used as the computer 501.
  • This method allows calibration of the piezoelectric element 432 even if the top ring 302 does not have a pressing force measuring device 434 ( Figure 3).
  • the stroke of the piezoelectric element may be determined from the actual polishing results (distribution of polishing rates) (see JP 2021-154421 A).
  • Fig. 9 is an explanatory diagram illustrating another example of the calibration method for the top ring.
  • Fig. 10 is a flowchart of the calibration of the piezoelectric elements.
  • the voltage value of each piezoelectric element 432 is calibrated by a genetic algorithm (GA) using an array including a binary representation of the voltage value to be applied to each piezoelectric element 432 as genetic data.
  • GA genetic algorithm
  • the voltage range applied to the piezoelectric element 432 is 0 to 5 [V]
  • 1001011 (binary) 75 (decimal), and 75/128 ⁇ 5 [V] ⁇ 2.93 [V].
  • xa indicates genetic data (data equivalent to a gene).
  • N ( ⁇ 2) pieces of genetic data x1, x2, ... xa..., xN are prepared.
  • n ( ⁇ 2) indicates the total number of piezoelectric elements 432
  • i indicates a number that identifies each piezoelectric element 432 (i-th piezoelectric element).
  • genetic data x1 includes the voltage value of the first piezoelectric element "0111001", the voltage value of the second piezoelectric element "0110001", the voltage value of the third piezoelectric element "0110011", ..., the voltage value of the n-th piezoelectric element "0110011".
  • genetic data x2, x3, ..., xN instead of the voltage value applied to the piezoelectric element, the stroke (displacement) of the piezoelectric element may be binarized.
  • a plurality of (N) pieces of genetic data as shown in Fig. 9 are created and stored in a memory such as the storage device 900b. Then, a voltage is applied to each piezoelectric element 432 based on the genetic data, and the measurement value of the pressing force measuring device 434 is obtained when the substrate WF is pressed against the polishing pad 352 in the state shown in Fig. 3, and an evaluation function value (standard deviation) ⁇ calculated from these pressure values using Equation 1 is obtained (one ⁇ value is obtained for one piece of genetic data).
  • Pi pressure measurement value of the pressing force measuring device of the i-th piezoelectric element Average pressure measurement value of the pressing force measuring device of 1 to n piezoelectric elements
  • ⁇ T tolerance
  • selection, crossover, and/or mutation are performed on the N pieces of genetic data.
  • any of the N pieces of genetic data has a standard deviation ⁇ less than ⁇ T
  • the genetic data with the smallest ⁇ that satisfies the requirement of less than ⁇ T is selected as the calibration value and stored in the storage device (memory).
  • ⁇ T is the tolerance for the standard deviation ⁇ , and if it is less than this value, it is set as a value that is acceptable for the surface pressure distribution.
  • “Selection” refers to keeping a set number of superior genes (genetic data with a small ⁇ in this case) from the genetic data 1 to N, and replacing the rest with random genetic data. In other words, inferior genetic data is weeded out and superior genetic data remains.
  • “Crossover” refers to swapping some values (one or more values) of the genetic data x1...xN with each other. For example, swapping the value "0" of the third bit of the voltage value of the first piezoelectric element of genetic data x2 with the value "1" of the fifth bit of the voltage value of the first piezoelectric element of genetic data x3. Two or more consecutive numerical values may be swapped with each other between different genetic data.
  • “Mutation” refers to randomly selecting some values of the genetic data x1...xN and inverting them (from 0 to 1, or from 1 to 0).
  • the selection, crossover, and/or mutation of the N pieces of genetic data, measurement of the pressure distribution of the piezoelectric element for each piece of genetic data, and calculation of the standard deviation ⁇ are repeated until genetic data with a standard deviation ⁇ less than ⁇ T is found.
  • the initial values of the N pieces of genetic data may be completely random genetic data, but a combination of voltages that is likely to result in a uniform surface pressure distribution, previously obtained through experiments, may also be used as part of the genetic data. In this way, it is expected that the calibration will converge faster (i.e., the number of measurements required for calibration can be reduced).
  • step S11 the genetic data identification number a is set to 1 and calibration begins.
  • step S12 the voltage value of the a-th gene data is applied to each piezoelectric element, the measurement values of the pressing force measuring device 434 of each piezoelectric element in the state shown in FIG. 3 are obtained (pressure distribution/surface thickness distribution is measured), and the standard deviation ⁇ a for the a-th gene data is calculated using equation 1 and stored in the storage device 900b, etc.
  • step S16 selection, crossover, and/or mutation processes are performed on the N pieces of genetic data x1...xN to create new N pieces of genetic data x1...xN, and a is reset to 1, after which the processes from step S12 are repeated for the new N pieces of genetic data x1...xN that have been created.
  • step S17 genetic data (calibration values) corresponding to a standard deviation ⁇ min smaller than the tolerance ⁇ T is stored in the storage device 900b, etc., and the calibration is completed. Note that instead of storing the genetic data, which is binarized data, in the storage device 900b, etc., the voltage value (binary number) included in the genetic data may be converted to a decimal number and the voltage value in decimal system may be stored in the storage device 900b, etc.
  • a top ring equipped with a plurality of piezoelectric elements has been given as an example, but instead of the piezoelectric elements, other types of actuators capable of generating a plurality of pressure forces completely independent of each other may be used.
  • actuators constituting such a plurality of actuators include hydraulic actuators such as hydraulic cylinder motors, pneumatic actuators such as air motors and pneumatic cylinders, electric actuators such as electric motors, magnetostrictive actuators using magnetostrictive elements, electromagnetic actuators such as linear motors, small pistons, etc.
  • a rectangular substrate is given as an example, but the above embodiment may also be applied to a top ring used for polishing a circular wafer.
  • a top ring for holding a substrate comprising: a base member connected to a rotating shaft, a substrate suction member including a porous member having a substrate suction surface for suctioning a substrate and a pressure reducing portion communicating with a pressure reducing means, and a first pressure assembly disposed between the base member and the substrate suction member and having a plurality of first pressure means disposed on the opposite side of the substrate suction surface of the substrate suction member, the first pressure means being configured to be capable of applying a pressing force to the substrate suction member completely independently of one another.
  • the plurality of first pressure means capable of applying a pressing force completely independently of one another are, for example, pressing members (piezoelectric elements, etc.) driven by independent actuators.
  • the plurality of first pressurizing means of the top ring press the substrate against the polishing pad via the porous member, and the pressing force of each first pressurizing means can be adjusted completely independent/individually. Therefore, even if there is variation in the thickness of the porous member, the shielding member supporting the porous member, and/or the substrate, the pressing force of each first pressurizing means can be adjusted individually to press each portion (area) of the substrate against the polishing pad with a uniform pressing force, thereby improving the in-plane uniformity of the polishing rate. As a result, the layer to be polished on the substrate can be polished with a more uniform amount of polishing.
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, wherein the first pressure assembly further has a holder that holds the multiple first pressure means, and the base member further has a second pressure means that presses the holder on the side opposite the multiple first pressure means with fluid pressure.
  • the pressing force for pressing the entire substrate can be adjusted by the second pressing means, while the pressing force for each part of the substrate can be adjusted by the multiple first pressing means, so that each part of the substrate can be pressed against the polishing pad with a desired uniform pressing force.
  • the pressing force for pressing the substrate against the polishing pad is mainly generated by the second pressing means, and the multiple first pressing means (e.g., multiple piezoelectric elements) can be used as a means for adjusting the pressing force for each region of the substrate (a means for making the surface pressure distribution uniform). For example, by controlling the stroke of each piezoelectric element, the pressing force from the second pressing means for each region of the substrate can be adjusted, and the surface pressure distribution over the entire substrate can be made uniform.
  • the multiple first pressing means e.g., multiple piezoelectric elements
  • the present application discloses a top ring, wherein the first pressurizing assembly further includes a fluid bag having low elasticity and provided on the substrate suction member side of each pressurizing means.
  • the fluid bag may be, for example, a non-expandable bag member made of a low elasticity material and sufficiently filled with fluid.
  • the pressing force from each of the first pressurizing means is transmitted to the porous member via a non-expanding fluid bag having low elasticity, thereby reducing uneven pressing by each of the first pressurizing means, and as a result, an appropriate pressing force can be applied to the entire area of the substrate without gaps.
  • the present application further discloses, in one embodiment, a top ring, wherein the fluid bag holds a liquid.
  • a top ring wherein the fluid bag holds a liquid.
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, in which the first pressure assembly is configured to be movable in a vertical direction relative to the base member and the substrate suction member.
  • an additional pressure means (second pressure means) can be disposed on the base member to easily press the first pressure assembly toward the substrate.
  • the pressing force for pressing the substrate against the polishing pad is mainly generated by the second pressure means, and the multiple first pressure means (e.g., multiple piezoelectric elements) can be used as a means for adjusting the pressing force for each region of the substrate (a means for making the surface pressure distribution uniform).
  • the first pressure assembly moves relative to the substrate suction member, even if there is a variation in thickness of the porous member, the shielding member supporting the porous member, and/or the substrate, it becomes easy to press the substrate suction member and the substrate against the polishing pad with an appropriate pressing force by the additional pressure means (second pressure means) via the first pressure assembly. Furthermore, since the first pressure assembly moves relative to the substrate suction member, even if the base member is at a fixed position relative to the polishing pad and the thickness of the substrate changes and/or the height position of the substrate polishing surface changes due to wear of the polishing pad, the substrate can be pressed against the polishing pad uniformly and stably.
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, in which the base member and the substrate suction member are connected by a peripheral band that seals the gap between the two members, and the first pressure assembly is sealed within a space surrounded by the base member, the substrate suction member, and the peripheral band.
  • the first pressurizing assembly can be protected from the polishing liquid (slurry) and the like.
  • the present application discloses a top ring, in which a linear guide mechanism is provided between an inner side surface of the base member and an outer side surface of the first pressure assembly to guide relative movement between the base member and the first pressure assembly.
  • a linear guide mechanism is provided between an inner side surface of the base member and an outer side surface of the first pressure assembly to guide relative movement between the base member and the first pressure assembly.
  • the first pressure assembly and the base member can be moved relative to each other while maintaining an appropriate positional relationship between them (the first pressure assembly can be moved with respect to the base member).
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, in which the first pressure assembly is rectangular in a plan view, and the linear guide mechanism is provided only on a pair of opposing outer side surfaces of the first pressure assembly. According to this embodiment, the relative movement between the first pressure assembly and the base member can be easily performed smoothly.
  • the present application discloses a top ring, wherein the first pressure assembly includes a plurality of rollers arranged along its outer periphery, and the substrate suction member has its movement in the vertical direction relative to the first pressure assembly guided by the plurality of rollers. According to this aspect, the first pressure assembly and the substrate suction member can be moved relative to each other while maintaining an appropriate positional relationship between them.
  • the present application discloses a top ring, wherein the base member has a first stopper that limits downward movement of the first pressure assembly relative to the base member, and the substrate suction member has a second stopper that limits downward movement of the substrate suction member relative to the first pressure assembly.
  • the present application discloses a top ring, wherein the base member, the substrate suction member, and the first pressure assembly are rectangular in a planar view, the first stoppers are provided on the base member corresponding to four corners of the first pressure assembly, and the second stoppers are provided on the substrate suction member corresponding to the four corners of the first pressure assembly.
  • the base member, substrate suction member, and first pressure assembly are rectangular in plan view, by providing the first and second stoppers at the four corners of the base member and substrate suction member, it is possible to reliably limit the range of relative movement between each of the members with a simple configuration.
  • the present application discloses a top ring, wherein a part or all of the second stopper is configured to be removable together with a corner portion of the substrate suction member, and the substrate suction member can be removed from the first pressure assembly with a part or all of the second stopper removed together with the corner portion of the substrate suction member.
  • the substrate suction member can be removed from the top ring by removing a part or the whole of the second stopper, the substrate suction member can be easily removed, which facilitates maintenance such as replacement of the porous member, which is a consumable part included in the substrate suction member.
  • the present application discloses, as an embodiment, a top ring in which the substrate includes a substrate body and a plurality of wiring units arranged on the substrate body, and the dimensions of each of the first pressurizing means correspond to the dimensions of each of the wiring units.
  • the substrate processing apparatus may polish a substrate on which a plurality of wiring units are formed.
  • each of the plurality of wiring units has a wiring pattern.
  • an IC chip die or the like may be mounted on each of the plurality of wiring units of the polished substrate.
  • each of the wiring units to be polished can be appropriately pressed by each of the first pressure devices, thereby making it possible to polish the wiring patterns of each of the wiring units to a flat height.
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, wherein the substrate is a rectangular substrate.
  • the substrate is a rectangular substrate.
  • each portion of the rectangular substrate which tends to have a large variation in thickness, can be pressed against the polishing pad with a uniform pressing force, and polished at a uniform polishing rate.
  • each of the first pressure means is a piezoelectric element. According to this aspect, by using a piezoelectric element as the first pressure applying means, it is possible to accurately control the pressure applied to each portion of the substrate with a compact and simple configuration.
  • the present application discloses, as one embodiment, a top ring, in which the second pressurizing means is a membrane having a pressurizing chamber.
  • the second pressurizing means is a membrane having a pressurizing chamber.
  • a substrate processing apparatus comprising: the above-mentioned top ring; a polishing table holding a polishing pad for pressing a substrate held by the top ring; the pressure reducing means connected to the porous member; and a first control means for controlling the pressing force by each of the first pressure applying means.
  • the first control means controls the pressing forces applied by the plurality of first pressurizing means, so that each portion of the substrate can be pressed against the polishing pad with a uniform pressing force.
  • the present application discloses, as one embodiment, a substrate polishing apparatus, wherein the first pressure assembly further has a holder that holds the multiple first pressure means, the base member further has a second pressure means that presses the side of the holder opposite the multiple first pressure means with fluid pressure, and the substrate polishing apparatus further includes a second control means that adjusts the pressing force by the second pressure means.
  • the above-mentioned effects are achieved.
  • the pressing force by the multiple second pressurizing means can be controlled by the second control means to provide an appropriate pressing force to the entire substrate.
  • the pressing force for pressing the substrate against the polishing pad is mainly generated by the second pressurizing means, and the multiple first pressurizing means (e.g., multiple piezoelectric elements) can be used as a means for adjusting the pressing force on each region of the substrate (a means for making the surface pressure distribution uniform).
  • the multiple first pressurizing means e.g., multiple piezoelectric elements
  • the pressing force on each region of the substrate from the second pressurizing means can be adjusted, and the surface pressure distribution over the entire substrate can be made uniform.
  • the present application discloses a substrate polishing apparatus in which the first control means adjusts the pressing force by each first pressure means based on a measurement result of the film thickness distribution during polishing so that the film thickness distribution of the substrate becomes a target film thickness distribution.
  • the first control means adjusts the pressing force by each first pressure means based on a measurement result of the film thickness distribution during polishing so that the film thickness distribution of the substrate becomes a target film thickness distribution.
  • the present application discloses, as one embodiment, a method for calibrating a top ring having a plurality of piezoelectric elements using a genetic algorithm, comprising: preparing a plurality of genetic data, which is array data in which data representing voltages to be supplied to each piezoelectric element is arranged in binary; actually supplying voltages corresponding to the plurality of genetic data to the plurality of piezoelectric elements to measure the pressure force by each piezoelectric element; calculating a standard deviation of the measured values of the pressure force by the plurality of piezoelectric elements for each of the genetic data; if the minimum standard deviation of the standard deviations for the plurality of genetic data is equal to or greater than a predetermined allowable value, performing selection, crossover and/or mutation processing using a genetic algorithm on the plurality of genetic data to create new plurality of genetic data; using the new plurality of genetic data, measuring the pressure force by the plurality of piezoelectric elements and calculating the standard deviation for each genetic data; and repeating this process until the minimum standard deviation of the
  • the present application provides a recording medium storing a program for causing a computer to execute a method for calibrating a top ring having a plurality of piezoelectric elements using a genetic algorithm, comprising: preparing a plurality of genetic data, which is array data in which data representing voltages to be supplied to each piezoelectric element in binary numbers is arranged; actually supplying voltages corresponding to the plurality of genetic data to the plurality of piezoelectric elements to measure the pressing force of each piezoelectric element; calculating a standard deviation of the measured values of the pressing forces of the plurality of piezoelectric elements for each of the genetic data; and if the smallest standard deviation among the standard deviations for the plurality of genetic data is equal to or greater than a predetermined allowable value, determining whether a genetic algorithm is performed for the plurality of genetic data.
  • the present invention discloses a recording medium that stores a program for causing a computer to execute the following: execute selection, crossover, and/or mutation processes using a genetic algorithm to create new genetic data; use the new genetic data to measure the pressure force of the piezoelectric elements; and use the new genetic data to calculate the standard deviation for each genetic data; repeating this process until the minimum standard deviation among the standard deviations for the genetic data falls below the predetermined allowable value; and when the minimum standard deviation among the standard deviations for the genetic data falls below the predetermined allowable value, select the genetic data corresponding to the minimum standard deviation as a combination of voltages to be supplied to the piezoelectric elements.
  • the recording medium is also referred to as a storage medium or storage device.

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Abstract

研磨の均一性を向上し得るトップリングを実現すること。　基板を保持するためのトップリングであって、　回転シャフトに連結されたベース部材と、　基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む基板吸着部材と、　前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に配置され、前記基板吸着部材の前記基板吸着面とは反対側に配置された複数の第１加圧手段を有する第１加圧アセンブリであって、各第１加圧手段は互いに完全に独立に前記基板吸着部材に対して押圧力を加えることが可能に構成されている第１加圧アセンブリと、を備える、トップリング。

Description

トップリングおよび基板処理装置
　本願は、トップリングおよび基板処理装置に関する。
　基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が、半導体デバイスの製造に使用されている。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（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。
　化学機械研磨装置などの基板処理装置は、例えば、基板を保持するためのトップリングを含む。このトップリングでは、基板ＷＦを基板吸着部材によって真空吸着保持し、その状態でトップリングを回転させながら、同じく回転する研磨テーブル上の研磨パッドに押し付けて基板ＷＦを化学的機械研磨する。
　また、トップリングによる基板の研磨パッドに対する押付力（押圧力）を調節するために、トップリングに複数の圧電素子を配置するものがある（特開平９－２２５８２０号公報（特許文献１）及び特開２０００－０９４３０１号公報（特許文献２））。
特開平９－２２５８２０号公報 特開２０００－０９４３０１号公報
　上記研磨装置では、基板の厚さの不均一や、トップリングの基板吸着部を構成する多孔質部材／遮蔽部材の面内均一性が要因で、基板の被研磨面における研磨不均一が発生する可能性がある。例えば、多孔質部材は、平坦性（厚さの均一性）を得るために、平面フライス刃を用いた平面加工（フライス加工）を行うが、その加工痕が、そのまま研磨レートに転写される場合がある。
　フライスによる平面切削加工の場合、多孔質部材の基板吸着面における平面度及び／又は厚さ精度は、研磨性能に影響が出ないレベルまで高精度には加工することが困難であり、影響が出ないレベルまで追い込むためには、更に高精度な加工方法を選択する必要があり、コストが上昇する。また、角形基板は、その特性上、半導体ウエハとは異なり、厚さのバラツキが大きい傾向があり、厚さのバラツキが研磨に大きく影響するおそれもある。
　研磨レートの面内均一性を向上させるため、トップリングは、弾性膜によって隔てられた複数の加圧室を備える場合がある。各加圧室の圧力に差をつけることによって、基板を押し付ける力の均一性をある程度の補正はできるものの、微小で複雑な圧力差は付けられず、できたとしても高価な構成となる。また、一旦、設計を確定すると、変更に大きな労力が必要となる。また、複数の圧電素子を備えるトップリング（特開平９－２２５８２０号公（特許文献１）及び特開２０００－０９４３０１号公報（特許文献２））においても、研磨レートの面内均一性を向上させる観点で、改善の余地がある。
　本願は、研磨の均一性を向上し得るトップリングを実現することを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であって、　回転シャフトに連結されたベース部材と、　基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む基板吸着部材と、　前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に配置され、前記基板吸着部材の前記基板吸着面とは反対側に配置された複数の第１加圧手段を有する第１加圧アセンブリであって、各第１加圧手段は互いに完全に独立に前記基板吸着部材に対して押圧力を加えることが可能に構成されている第１加圧アセンブリと、　を備える、トップリング。が開示される。
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、研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態のトップリングを概略的に示す断面図である。 一実施形態のトップリングを概略的に示す断面図である。 図３のｋ－ｋ断面である。 図３のｍ－ｍ断面である。 基板吸着部材の枠部材の変形例である。 トップリングのキャリブレーション方法の一例を説明する説明図である。 トップリングのキャリブレーション方法の他の例を説明する説明図である。 キャリブレーションのフローチャートである。
　以下に、本発明に係るトップリングおよび基板処理装置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９００ａ、記憶装置９００ｂ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。演算装置９００ａは、ＣＰＵ、ＭＰＵ等を含み得る。記憶装置９００ｂは、任意の不揮発性メモリ及び／又は揮発性メモリを含み得る。
　＜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。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。
　＜搬送ユニット＞
　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、図示していないモータにより駆動される。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２によって基板受け渡し位置まで搬送される。
　一実施形態において、搬送ユニット２００は、洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、図示しない洗浄液の供給源に接続される。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２によって搬送される基板ＷＦに洗浄液を供給するように構成される。
　＜研磨ユニット＞
　図２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２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（押し付ける）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、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。特開２０１４－１７６９５０号公報の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。
　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２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には貫通孔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２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、または、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（より具体的には後述のベース部材４２０）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３１９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。
　トップリング３０２は、その下面に四角形の基板ＷＦを保持できるようになっている。基板ＷＦは、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネル、その他任意の四角形の基板であってよい。ある種の基板は、複数の配線ユニットが形成されており、複数の配線ユニットのそれぞれが配線パターンを有する。なお、研磨処理された基板の複数の配線ユニットにはそれぞれＩＣチップのダイなどが実装されることがある。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ＷＦを研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押し付けることができる。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ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押し付けて基板ＷＦ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）、揺動アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。
　トップリングシャフト１８およびトップリング３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱１３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱１３０を介して揺動アーム３６０に固定されている。
　ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング３０２が上下動する。
　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の上端に設けられたエアシリンダ５３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。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６は揺動アーム５５に固定されている。
　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。エアシリンダ５３は、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。本実施形態の研磨装置では、このドレッサ５０を利用して研磨パッド３５２の摩耗量を測定する。すなわち、ドレッシングユニット３５６はドレッサ５０の変位を測定する変位センサ６０を備えている。この変位センサ６０は、研磨パッド３５２の摩耗量を検知する摩耗量検知手段を構成し、揺動アーム５５の上面に設けられている。ドレッサシャフト５１にはターゲットプレート６１が固定されており、ドレッサ５０の上下動にともなって、ターゲットプレート６１が上下動するようになっている。変位センサ６０はこのターゲットプレート６１を挿通するように配置されており、ターゲットプレート６１の変位を測定することによりドレッサ５０の変位を測定する。なお、変位センサ６０としては、リニアスケール、レーザ式センサ、超音波センサ、もしくは渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサが用いられる。なお、変位センサ６０及びターゲットプレート６１は省略されてもよい。
　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５３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。なお、図示しない純水供給ノズルからの純水に代えて又は追加して、研磨液を供給するための通路３５３及び／又は研磨液供給ノズル３５４を純水供給に切り替えて純水を研磨面３５２ａに供給しても良い。この状態で、ドレッサ５０をドレッサシャフト５１周りに回転させるとともに揺動アーム５５を研磨面３５２ａ上で揺動させ、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を、回転する研磨面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。
　研磨ユニット３００は、研磨面３５２ａ上の基板ＷＦの膜厚を測定する膜厚センサ４２を備えている。膜厚センサ４２は、基板ＷＦの膜厚を直接または間接に示す膜厚指標値を生成するように構成されている。この膜厚指標値は、基板ＷＦの膜厚に従って変化する。膜厚指標値は、基板ＷＦの膜厚自体を表す値であってもよいし、または膜厚に換算される前の物理量または信号値であってもよい。
　膜厚センサ４２の例としては、渦電流センサ、光学式膜厚センサが挙げられる。膜厚センサ４２は、研磨テーブル３５０内に設置されており、研磨テーブル３５０と一体に回転する。より具体的には、膜厚センサ４２は、研磨テーブル３５０が一回転するたびに、研磨面３５２ａ上の基板ＷＦを横切りながら、基板ＷＦの複数の測定点での膜厚を測定するように構成されている。複数の測定点での膜厚は、膜厚指標値として膜厚センサ４２から出力され、膜厚指標値は制御装置９００に送られる。制御装置９００は、膜厚指標値に基づいてトップリング３０２の動作を制御するように構成されている。
　制御装置９００は、膜厚センサ４２から出力された膜厚指標値から、基板ＷＦの膜厚プロファイルを作成する。基板ＷＦの膜厚プロファイルは、膜厚指標値の分布である。制御装置９００は、得られた基板ＷＦの現在の膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルとの差をなくすようにトップリング３０２の動作を制御する。基板ＷＦの目標膜厚プロファイルは、制御装置９００の記憶装置９００ｂ内に予め格納されている。基板ＷＦの現在の膜厚プロファイルの例としては、図１に示す基板処理装置１０００（研磨ユニット３００）で研磨される前の基板ＷＦの初期膜厚プロファイル、および図１に示す基板処理装置１０００で基板ＷＦを研磨しているときに膜厚センサ４２から出力された膜厚指標値から作成された膜厚プロファイルが挙げられる。初期膜厚プロファイルは、例えば、図示しないスタンドアローン型の膜厚測定装置により取得された膜厚測定値、または膜厚センサを備えた他の基板処理装置１０００により取得された膜厚測定値から作成される。初期膜厚プロファイルは、制御装置９００の記憶装置９００ｂ内に格納される。
　＜乾燥ユニット＞
　乾燥ユニット５００は、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥ユニット５００は、研磨ユニット３００で研磨された後に、搬送ユニット２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥ユニット５００は、搬送ユニット２００の下流に配置される。乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。搬送される基板ＷＦ上の水滴を乾燥ユニット５００によって吹き飛ばすことで、基板ＷＦを乾燥させることができる。
　＜アンロードユニット＞
　アンロードユニット６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを基板処理装置１０００の外へ搬出するためのユニットである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００の下流に配置される。一実施形態において、アンロードユニット６００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。
　＜トップリング＞
　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３及び図４は、一実施形態のトップリング３０２を概略的に示す断面図である。図３は、基板ＷＦを研磨パッド３５２に接触させて、メンブレン４２２及び圧電素子４３２を加圧状態にしたときのトップリング３０２の断面図を示す。図４は、基板ＷＦが研磨パッド３５２に接触せず、メンブレン４２２及び圧電素子４３２が未加圧状態のときのトップリング３０２の断面図を示す。
　トップリング３０２は、基板吸着部材４１０と、ベース部材４２０と、基板吸着部材４１０とベース部材４２０との間に配置された圧電素子部材４３０と、を備えている。基板吸着部材４１０と、ベース部材４２０と、圧電素子部材４３０とは、互いに上下方向に沿ってスライド可能に構成されており、圧電素子部材４３０は、ベース部材４２０及び基板吸着部材４１０に対して上下方向に沿ってスライド可能である。
　基板吸着部材４１０は、ベース部材４２０及び圧電素子部材４３０の下方に配置され、多孔質部材４１１と、多孔質部材４１１が取り付けられる遮蔽部材４１２とを備える。多孔質部材４１１は、減圧手段（真空源）４１５を用いた真空引きによって基板ＷＦを真空吸着することができる部材であればよく、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、またはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの樹脂に多数の細孔が形成された樹脂ポーラス材で構成することができる。また、多孔質部材４１１は、多数の細孔が形成されたセラミックで構成することもできる。多孔質部材４１１は、本実施形態では板状に形成されており、基板ＷＦを吸着するための基板吸着面４１１ａと、減圧手段（真空源）４１５と連通する減圧部４１１ｂとを有する。減圧手段（真空源）４１５によって多孔質部材４１１を減圧することにより、基板ＷＦが多孔質部材４１１に吸着保持される。
　遮蔽部材４１２は、気体の流れを遮蔽することができる気密な部材であればよく、例えば比較的軟質なＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、またはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの樹脂板で形成することができる。遮蔽部材４１２は、本実施形態では、多孔質部材４１１の基板吸着面４１１ａとは反対側の面および側面を遮蔽するように形成される。遮蔽部材４１２は、多孔質部材４１１と連通するように形成された吸引孔４１４を含む。減圧部４１１ｂは、吸引孔４１４が形成された位置に設けられる。本実施形態では、吸引孔４１４は、多孔質部材４１１の側面に連通するように遮蔽部材４１２に形成されており、減圧部４１１ｂは多孔質部材４１１の側面に設けられている。吸引孔４１４の一方の端部は多孔質部材４１１の側面に接続され、他方の端部は吸引路４２３を介して減圧手段４１５に接続される。
　遮蔽部材４１２を設けることによって、減圧手段（真空源）４１５によって多孔質部材４１１を真空引きした場合に、負圧を基板吸着面４１１ａに効率よく形成することができる。これにより、基板ＷＦを基板吸着部材４１０に確実に吸着することができるので、基板ＷＦの周囲にリテーナ部材を設けることなく、研磨中に基板ＷＦが外側に飛び出す（スリップアウトする）のを防止することができる。また、研磨中に基板ＷＦまたはトップリング３０２がリテーナ部材と接触して破損するのを防止することができる。
　基板吸着部材４１０は、圧電素子部材４３０の少なくとも一部の周囲を囲むように遮蔽部材４１２に設けられた枠部材４１３を含む。枠部材４１３は、遮蔽部材４１２の上面の周縁部に枠状に設けられる。基板吸着部材４１０は、圧電素子部材４３０の周囲に設けられた支持ローラ４３８により、圧電素子部材４３０ひいてはベース部材４２０に対する上下方向の移動が案内されるように配置されている。枠部材４１３の内側側面には、図６に示すように、各支持ローラ４３８に対応して支持パッド４１８が設けられている。支持パッド４１８が支持ローラ４３８に接触して案内されることにより、圧電素子部材４３０に対して基板吸着部材４１０の上下方向の移動が案内される。なお、支持パッド４１８は、複数の支持ローラ４３８に対して共通に設けられても良い。基板吸着部材４１０は、研磨パッド３５２の研磨面に平行な平面方向に圧電素子部材４３０に対して若干移動可能になるように、圧電素子部材４３０に取り付けられている。また、枠部材４１３には、基板吸着部材４１０の下方への移動を制限するためのストッパ４１３Ａ（図６参照）が、圧電素子部材４３０の４隅に対応して設けられている。
　また、トップリング３０２は、ベース部材４２０のベース本体４２１の外側側面と基板吸着部材４１０の枠部材４１３の外側側面とを接続する外周バンド４１９をさらに含む。外周バンド４１９は、トップリング３０２の全周を囲むように設けられる。外周バンド４１９は、基板吸着部材４１０のベース部材４２０に対する変位を許容するとともに、基板吸着部材４１０とベース部材４２０との間の空間（内部空間）に研磨液などが浸入するのを防止する。この例では、ベース部材４２０の下方に開口する凹部と、基板吸着部材４１０の上方に開口する凹部とが、内部空間を形成している。
　ベース部材４２０は、トップリングシャフト１８に接続されたベース本体４２１と、ベース本体４２１に取り付けられ加圧室４２２Ａを形成するメンブレン（弾性膜）４２２と、を備えている。メンブレン（弾性膜）４２２は、例えば、シリコーンゴム、ＦＫＭ、ＥＰＤＭで構成することができる。ベース本体４２１は、下方に開口する凹部である内部空間を有し、内部空間の上方（凹部の底面側）にメンブレン４２２が配置され、メンブレン４２２の下方に圧電素子部材４３０の少なくとも一部を収容するようになっている。メンブレン４２２内の加圧室４２２Ａは、流路４２４を通じて圧縮空気供給源４２５に接続されており、メンブレン４２２は、圧縮空気供給源４２５からの圧縮空気（加圧流体）によって加圧膨張されるように構成されている。
　ベース本体４２１の対向する２つの内側側面には、図３及び図５に示すように、リニアガイド４２６が設けられている。この例では、図５に示すように、対向する２つの内側側面の各々に２つずつのリニアガイド４２６が設けられる。リニアガイド４２６は、圧電素子部材４３０の対応する位置に設けられたリニアガイド４３７と係合し、ベース部材４２０に対する圧電素子部材４３０の上下移動を案内する。リニアガイド４２６及びリニアガイド４３７は、例えば、一方がレールであり、他方がレールに係合する摺動部材とすることができる。この例では、ベース本体４２１の４つの内側側面のうち対向する一対の内側側面（２つの内側側面）のみにリニアガイドを設けることで、ベース部材４２０と圧電素子部材４３０との間の上下移動をスムーズに行い易くしている。なお、ベース部材４２０と圧電素子部材４３０との間の上下移動に特段の支障がなければ、ベース本体４２１の全ての内側側面にリニアガイド４２６を設けても良い。
　圧電素子部材４３０は、ハウジングとしての保持体（ホルダ）４３１と、保持体４３１の内部に収容配置された複数の圧電素子４３２と、各圧電素子４３２の下方に配置された流体バッグ４３３と、圧電素子４３２と流体バッグ４３３との間に配置された押付力測定装置４３４と、を備えている。押付力測定装置４３４は、各圧電素子４３２による押圧力（各圧電素子４３２の位置において基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力）を測定できる限り、流体バッグ４３３の下方、その他の位置に配置してもよい。
　複数の圧電素子４３２は、例えば、図６に示すように、マトリクス状に配置される。但し、複数の圧電素子４３２は、図６の配置に限定されず、任意の配置をとることができる。各圧電素子４３２は、略同一の寸法及び特性を備えているものを使用することが好ましい。圧電素子の特性は、印加電圧に対する伸長量（ストローク）等を含む。各圧電素子４３２は、電気配線４３６を介して駆動電圧印加装置４３５に接続される。この例では、駆動電圧印加装置４３５がベース本体４２１に内蔵された例を示すが、駆動電圧印加装置４３５は、トップリング３０２の外部に配置されてもよい。駆動電圧印加装置４３５は、制御装置９００から制御信号／電圧を受信し、制御信号／電圧に対応する駆動電圧を各圧電素子４３２に供給する。各圧電素子４３２は、個別のアクチュエータを構成し、互いに完全に独立に基板吸着部材４１０の各部（各圧電素子に対応する各領域）に対して押圧力を加えることが可能である。
　流体バッグ４３３は、伸縮性の小さい材質（高硬度のシリコンゴム、ＥＰＤＭ、ＦＫＭ、または、ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム、ＰＥＴフィルム及びそれらフィルムを多層構造としたフィルム等。一般的に市販されている非常用などのウォーターバッグのバッグ材料が該当。）の袋体の内部に流体を保持し、全体として伸縮性が小さい袋体部材（中に入っている流体の形状に伴って袋体部材／バッグは変形するが、膨張しない袋体部材／バッグである非膨張袋体部材／バッグ）を構成したものである。即ち、流体バッグ４３３は、ほとんど伸縮せずに圧電素子４３２による圧力を基板吸着部材４１０に伝達する部材である。流体バッグ４３３の伸縮を更に避けるために、流体バッグ４３３が保持する流体は、非圧縮性の流体であることが好ましく、例えば、水、油等の液体であることが好ましい。また、液体充填後の液体バッグ４３３が伸縮性の小さい部材となるように、液体バッグ４３３の袋体に液体を十分充填することが好ましい。但し、流体バッグ４３３が保持する流体が気体であっても、流体バッグ４３３全体として伸縮性が小さい部材を構成できる場合には、流体は気体であってもよい。この場合も、液体バッグ４３３の袋体に気体を十分充填することが好ましい。このように伸縮性が小さい流体バッグ４３３によれば、基板吸着部材４１０におけるそれぞれの圧電素子４３２直下の領域において均一に圧力を伝達させることができ、基板吸着部材４１０の各部に伝達される圧力を均一化することができる。
　本実施形態では、図３及び図４に示すように、隣接する流体バッグ４３３間には、薄い仕切りが設けられているが、隣接する流体バッグ４３３は実質的に隙間なく基板側（基板吸着部材４１０）を押圧することができる。従って、各圧電素子４３２に設けられた流体バッグ４３３により基板吸着部材４１０ひいては基板ＷＦの各部位を隙間なく押圧することができる（研磨パッド３５２に押し付けることができる）。言い換えれば、流体バッグ４３３によって、各圧電素子４３２による押しムラを低減ないし防止することができる。
　駆動電圧印加装置４３５が複数の圧電素子４３２に駆動電圧を印加すると、これら圧電素子４３２は流体バッグ４３３に向かって伸長する。この圧電素子４３２の伸長は、加圧室４２２Ａが基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を局所的に調節する。これにより、加圧室４２２Ａが圧電素子４３２を介して基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押しムラ（押圧力のバラツキ）を抑制ないし防止する。以下、圧電素子の伸長量をストロークと称す場合がある。このように、駆動電圧が印加された圧電素子４３２は、各圧電素子４３２の領域ごとに基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を調節することができる。これにより、「多孔質部材４１１、基板等」（基板ＷＦ、多孔質部材４１１、及び／又は遮蔽部材４１２）の厚みにバラツキがある場合であっても、基板ＷＦ等の厚みのバラツキに応じて圧電素子のストロークを適切に調整することで、基板ＷＦの各部位（領域）を均一な押圧力で研磨パッド３５２に押し付けることができ（面圧分布を均一化することができ）、研磨レートの面内均一性を向上し得る。
　例えば、基板ＷＦに厚みのバラツキがある場合、基板ＷＦの各部位（領域）を加圧室４２２Ａによる均一なストロークで押圧したのでは、厚みの大きい部位がより大きな押圧力で研磨パッド３５２に押し付けられ、厚みの小さい部位がより小さな押圧力で研磨パッド３５２に押し付けられることになるが、本実施形態によれば、厚みの大きい部位（研磨レートが上昇傾向にある部位）にある圧電素子のストロークを、厚みの小さい部位（研磨レートが減少傾向にある部位）にある圧電素子のストロークより相対的に小さく調整することで、加圧室４２２Ａが基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を、基板ＷＦの各部位（領域）で均一にすることができる（面圧分布を均一化することができる）。多孔質部材４１１及び／又は遮蔽部材４１２に厚みのバラツキがある場合も同様に、基板ＷＦの各部位（領域）で圧電素子のストロークを適切に調整することで、加圧室４２２Ａが基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を、基板ＷＦの各部位（領域）で均一にすることができる（面圧分布を均一化することができる）。このように、本実施形態によれば、基板ＷＦ、多孔質部材４１１、及び／又は遮蔽部材４１２の厚みにバラツキがある場合であっても、基板ＷＦ、多孔質部材４１１、及び／又は遮蔽部材４１２の厚みのバラツキに応じて圧電素子のストロークを適切に調整することで、基板ＷＦの各部位（領域）を均一な押圧力で研磨パッド３５２に押し付けることができ（面圧分布を均一化することができ）、研磨レートの面内均一性を向上し得る。
　押付力測定装置４３４は、各圧電素子４３２の位置における押圧力（基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける力）を計測する装置であり、例えば、圧力ゲージとすることができる。本実施形態では、各押付力測定装置４３４は、圧電素子４３２および流体バッグ４３３と直列に配置されている。より具体的には、各押付力測定装置４３４は、圧電素子４３２と流体バッグ４３３との間に配置されている。このように配置された押付力測定装置４３４は、各圧電素子４３２において基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を別々に測定することができる。押付力測定装置４３４の配置は、図３及び図４に示す実施形態に限られない。各圧電素子４３２において基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を別々に測定することができる限りにおいて、押付力測定装置４３４は、基板吸着部材４１０と流体バッグ４３３との間に配置されてもよいし、あるいは流体バッグ４３３の横に配置されてもよい。
　押付力測定装置４３４は、測定した押圧力［Ｎ］を圧力［Ｐａ］に換算するように構成されてもよい。押付力測定装置４３４の例として、複数の圧電素子４３２に連結されたロードセル、圧電シートが挙げられる。圧電シートは、複数の圧電センサを有しており、これら圧電シートに加えられた力に応じた電圧を発生し、電圧の値を力または圧力に変換するように構成されている。
　圧電素子部材４３０の保持体４３１の対向する２つの外側側面には、図５に示すように、リニアガイド４３７が設けられている。この例では、保持体４３１の各外側側面に、２つのリニアガイド４３７が設けられている。リニアガイド４３７は、ベース部材４２０のリニアガイド４２６に係合して、ベース部材４２０に対する圧電素子部材４３０の上下移動を案内する。また、図５に示すように、ベース部材４２０のベース本体４２１には、圧電素子部材４３０の４つの隅部に対応して４つのストッパ４２１Ａが設けられている。これらのストッパ４２１Ａが、圧電素子部材４３０の下方への移動を制限する。
　保持体４３１の各外側側面には、図３及び図６に示すように、複数の支持ローラ４３８が設けられている。この例では、本体４３１の各外側側面に３つの支持ローラ４３８が配置されているが、支持ローラ４３８の数は任意である。支持ローラ４３８は、図３に示すように、リニアガイド４３７より下方に設けられる。各支持ローラ４３８に対応して、基板吸着部材４１０の枠部材４１３の内側側面には、支持パッド４１８が設けられている。各支持ローラ４３８が支持パッド４１８上を転動することで、基板吸着部材４１０及び圧電素子部材４３０の上下移動が互いに案内される。また、図６に示すように、基板吸着部材４１０の枠部材４１３には、圧電素子部材４３０の４つの隅部に対応して４つのストッパ４１３Ａが設けられている。これらのストッパ４１３Ａは、圧電素子部材４３０に対する基板吸着部材４１０の下方への移動を制限する。
　即ち、図４の状態において、ベース部材４２０のストッパ４２１Ａによって、ベース部材４２０に対する圧電素子部材４３０の下方への移動が制限されると共に、基板吸着部材４１０のストッパ４１３Ａによって、圧電素子部材４３０に対する基板吸着部材４１０の下方への移動が制限される。また、ベース部材４２０に対する圧電素子部材４３０の上方への移動を制限するストッパ（図示略）を、ベース本体４２１の内側側面に設けもよい。このようなストッパは、例えば、圧電素子部材４３０の保持体４３１の４隅の上方に向かって、ベース本体４２１の内壁を突出させるようにして設けることができる。
　図７は、基板吸着部材の枠部材の変形例である。同図に示すように、枠部材４１３のストッパ４１３Ａの部分を、枠部材４１３の他の部分から取り外し可能に構成してもよい。例えば、ストッパ４１３Ａは、枠部材４１３の他の部分に対してねじ等の締結部材４１３Ｂで取り外し可能に連結することができる。このように構成すれば、ストッパ４１３Ａを取り外して、基板吸着部材４１０をトップリング３０２から容易に取り外すことができる。これにより、基板吸着部材に含まれる消耗部品である多孔質部材の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。なお、４つのストッパ４１３Ａの全てを取り外すことなく、基板吸着部材４１０をトップリング３０２から取り外せる場合には、一部のストッパ４１３Ａのみを取り外し可能に構成してもよい。
　図４に示すトップリング３０２の未加圧状態では、トップリング３０２（基板ＷＦ）が研磨パッド３５２に接触していない。また、圧電素子部材４３０の圧電素子４３２に駆動電圧が印加されていない（圧電素子が未加圧状態）。また、加圧室４２２Ａに十分な圧縮空気が導入されずメンブレン４２２が加圧されていない（未加圧状態）。圧電素子部材４３０は、その保持体４３１の４つの隅部が、ベース部材４２０のストッパ４２１Ａ（図５）に係合するまでベース部材４２０に対して下降し、基板吸着部材４１０は、そのストッパ４１３Ａ（図６）が圧電素子部材４３０の四隅に係合するまで圧電素子部材４３０に対して下降している。
　図３に示すトップリング３０２の加圧状態では、トップリング３０２が保持する基板ＷＦが研磨パッド３５２に接触し、加圧室４２２Ａに加圧流体が導入されて、メンブレン４２２が膨張して圧電素子部材４３０を下方に押圧し、複数の圧電素子４３２及び流体バッグ４３３を介して基板吸着部材４１０を下方に押圧し、これにより、基板ＷＦが研磨パッド３５２に押し付けられる。また、各圧電素子４３２のストロークが調整され、加圧室４２２Ａから各圧電素子４３２を介して基板ＷＦの各部（各領域）に加えられる押圧力が調整される。即ち、基板ＷＦは、メンブレン４２２による押圧力により研磨パッド３５２に押し付けられると共に、基板ＷＦの各部（各領域）に加えられる押圧力が複数の圧電素子４３２により調整されることにより、加圧室４２２Ａが基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける押圧力の面圧の分布が均一化される。
　この構成では、基板ＷＦの全領域に対するメンブレン４２２による押圧力によって基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付けると共に、基板ＷＦの各領域に対応する複数の圧電素子４３２のストロークによって基板ＷＦの各領域の押圧力を調節するため、多孔質部材４１１、遮蔽部材４１２、及び／又は基板ＷＦの厚みのバラツキがある場合であっても、基板ＷＦの各部位を均一な力で研磨パッド３５２に押し付けることができる（面圧分布を均一化できる）。これにより、研磨レート（研磨量）の面内均一性を向上させることができる。
　上述した基板処理装置１０００による研磨処理の膜厚制御は、例えば、以下のように行うことができる。制御装置９００は、基板ＷＦの現在の膜厚プロファイル（前述の膜厚センサ４２から出力された膜厚指標値（基板ＷＦの膜厚を直接または間接に示す指標値）から作成される基板ＷＦの膜厚プロファイル）と、記憶装置９００ｂ内に予め格納されている目標膜厚プロファイルとの差を算定し、基板ＷＦの被研磨面での目標研磨量の分布を作成する。さらに、制御装置９００は、作成された目標研磨量の分布に基づき、所定の研磨時間内に目標研磨量を達成するために、圧電素子４３２に印加すべき電圧の指令値を決定する。例えば、制御装置９００は、目標研磨量の分布と、上記所定の研磨時間とから、目標研磨レートの分布を作成し、目標研磨レートを達成できる電圧の指令値を研磨レート相関データから決定する。研磨レート相関データは、研磨レートと電圧の指令値との関係を示すデータである。
　制御装置９００は、電圧の指令値（制御信号／電圧）を駆動電圧印加装置４３５に送る。駆動電圧印加装置４３５は、電圧の指令値（制御信号／電圧）に従って、圧電素子４３２に所定の駆動電圧を印加し、基板ＷＦの膜厚プロファイルの調整を行う。なお、基板ＷＦの研磨中においては、例えば一定時間ごと、または研磨テーブル３５０の一回転周期ごとに、膜厚プロファイルの調整を行う。
　トップリング３０２の動作の別の例では、制御装置９００は、目標研磨量の分布を作成せずに、膜厚センサ４２により得られた基板ＷＦの現在の膜厚プロファイルに基づいて、圧電素子４３２に印加すべき電圧の指令値を決定する。例えば、目標膜厚プロファイルが平坦な膜厚プロファイルである場合、制御装置９００は、現在の膜厚プロファイルを平坦な膜厚プロファイルに近づけるために、膜厚指標値（前述の膜厚センサ４２が生成する基板ＷＦの膜厚を直接または間接に示す指標値）の大きい領域に対応する圧電素子４３２には、現在印加している電圧よりも所定の変更量だけ高い電圧を印加し、膜厚指標値の小さい領域に対応する圧電素子４３２には、現在印加している電圧よりも所定の変更量だけ低い電圧を印加するような電圧の指令値を決定する。なお、これらの電圧の変更量は、パラメータとして予め制御装置９００に設定される。
　（キャリブレーション）
　複数の圧電素子４３２のキャリブレーションについて説明する。圧電素子４３２のキャリブレーションは、各圧電素子４３２の印加電圧（ストローク）と、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付けた際の面圧分布均一性との関係を調整することを目的とする（圧電素子４３２の変形ヒステリシス、圧電素子４３２の設置高さ、及び基板吸着部材４１０（多孔質部材４１１、遮蔽部材４１２）の厚さなどの不均一に起因する押圧力の差を考慮するものである)。
　（キャリブレーション方法の一例）
　図８は、トップリングのキャリブレーション方法の一例を説明する説明図である。このキャリブレーション方法では、研磨パッド３５２上に面圧分布測定器５００を置き、その面圧分布測定器５００の上に、基板ＷＦを吸着させたトップリング３０２を置き、トップリング３０２の加圧室４２２Ａ（図３）に圧縮空気を供給して、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付ける。なお、このとき、ＷＦを保持しない状態で多孔質部材４１１（図３）を研磨パッド３５２に押し付けても良い。面圧分布測定器５００は、例えば、シート状の感圧センサ又はタクタイルセンサとすることができる。なお、面圧分布測定器５００の感圧部は、基板ＷＦ全体をカバーできる大きさとし、面圧分布測定器５００の面圧分布測定範囲を基板ＷＦの寸法より大きく構成するものとする。
　そして、面圧分布測定器５００を接続したコンピュータ（ＰＣ）５０１において、面圧分布測定器５００により測定された圧力分布を見て、複数の圧電素子４３２のストローク（電圧値）を調整し、面圧分布測定器５００の出力（圧力分布）が均一になるようにする。このとき、人工知能によってＡｕｔｏキャリブレーションしてもよい。上記で得られた圧電素子４３２の電圧値をキャリブレーション値としてコンピュータ（ＰＣ）５０１内部又は外部の記憶装置に記憶させる。コンピュータ５０１として、制御装置９００を使用してもよい。
　この方法によれば、トップリング３０２が押付力測定装置４３４（図３）を備えていない場合であっても、圧電素子４３２のキャリブレーションを行うことができる。
　他の方法として、実際の研磨結果（研磨レートの分布）から圧電素子のストロークを決定してもよい（特開２０２１－１５４４２１号公報を参照）。特開２０２１－１５４４２１号公報の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。
　（キャリブレーション方法の他の例）
　図９は、トップリングのキャリブレーション方法の他の例を説明する説明図である。図１０は、圧電素子のキャリブレーションのフローチャートである。この例では、各圧電素子４３２に印加する電圧値の２進数表示を含む配列を遺伝子データとして遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）によって、各圧電素子４３２の電圧値をキャリブレーションする。
　例えば、圧電素子４３２への印加電圧範囲が０～５［Ｖ］である場合に、印加電圧範囲の分割数を２７＝１２８とする。２進法で表す電圧値を「１００１０１１」とすると、１００１０１１（２進法）＝７５（１０進法）であり、７５／１２８×５［Ｖ］≒２．９３［Ｖ］となる。これらの計算手順の逆算にて圧電素子４３２の電圧を２値化することができる。即ち、Ｖ１（１０進法）を２値化する場合、Ｖ１（１０進法）／５×１２８＝Ｖ１’（分割数基準の電圧値、１０進数）を算出し、Ｖ１’を２進法で表せばよい。なお、ここでは、Ｖ１を整数に近似した後に２値化するものとする。例えば、Ｖ１＝３［Ｖ］の場合、Ｖ１’＝７６．８となるが、Ｖ１’＝７６．８≒７７として２値化する（２進法で表す）。このようにして、各圧電素子４３２の電圧値を２値化した例を図９に示す。なお、少数まで含めた値Ｖ１’を２値化してもよい。
　同図において、ｘａは遺伝子データ（遺伝子に相当するデータ）を示す。ここでは、Ｎ個（≧２）の遺伝子データｘ１、ｘ２、・・ｘａ・・、ｘＮを準備する場合を示す。ｎ（≧２）は、圧電素子４３２の総数を示し、ｉは、各圧電素子４３２を識別する番号（ｉ番目の圧電素子）を示す。例えば、遺伝子データｘ１には、１番目の圧電素子の電圧値「０１１１００１」、２番目の圧電素子の電圧値「０１１０００１」、３番目の圧電素子の電圧値「０１１００１１」、・・・・、ｎ番目の圧電素子の電圧値「０１１００１１」が含まれる。遺伝子データｘ２、ｘ３、・・・・、ｘＮについても同様である。圧電素子に印加する電圧値に代えて、圧電素子のストローク（変位）を２値化してもよい。
　このキャリブレーション方法では、図９に示すような遺伝子データを複数個（Ｎ個）作成し、記憶装置９００ｂ等のメモリに記憶しておく。そして、遺伝子データに基づき各圧電素子４３２に電圧を印加し、図３の状態で基板ＷＦを研磨パッド３５２に押し付けた状態とした時の、押付力測定装置４３４の測定値を取得し、それらの圧力値から数１で算出される評価関数値（標準偏差）σを得る（１つの遺伝子データに対して１つのσ値を得る）。
σ：標準偏差
ｎ：圧電素子の数
ｉ：圧電素子の番号
Ｐｉ：ｉ番目の圧電素子の押付力測定装置の圧力測定値
：１～ｎの圧電素子の押付力測定装置の圧力測定値の平均値
　Ｎ個の遺伝子データの標準偏差σの何れもがσＴ（許容値）以上である場合には、Ｎ個の遺伝子データにおいて選択、交叉、及び／又は突然変異を実行する。一方、Ｎ個の遺伝子データのうち標準偏差σがσＴ未満のものがある場合には、σＴ未満を満たす遺伝子データのうちσ最小のものをキャリブレーション値として選択し、記憶装置（メモリ）に記憶させる。なお、σＴは、標準偏差σの許容値であり、この値未満であれば、面圧分布として許容可能である値として設定されるものである。
　「選択」とは、１～Ｎの遺伝子データのうち、設定数の優れた遺伝子(ここでは、σが小さい遺伝子データ)を残し、他をランダムな遺伝子データに入れ替えることである。つまり、劣っている遺伝子データが淘汰され優れた遺伝子データが残るようにする。「交叉」とは、遺伝子データｘ１・・・ｘＮの値のうち一部の値（１又は複数の値）を互いに入れ替えることである。例えば、遺伝子データｘ２の１番目の圧電素子の電圧値の３ビット目の値「０」と、遺伝子データｘ３の１番目の圧電素子の電圧値の５ビット目の値「１」とを入れ替える。連続する２つ以上の数値の部分を、異なる遺伝子データ間で互いに入れ替えても良い。「突然変異」とは、遺伝子データｘ１・・・ｘＮの値の一部をランダムに選択し、反転（０から１、又は、１から０）させることである。
　Ｎ個の遺伝子データの何れの標準偏差σもσＴ以上である場合には、標準偏差σがσＴ未満の遺伝子データを検出するまで、Ｎ個の遺伝子データの選択、交叉、及び／又は突然変異の実行と、遺伝子データ毎の圧電素子の圧力分布の測定及び標準偏差σの算出とを繰り返す。
　なお、Ｎ個の遺伝子データの初期値は、全くランダムな遺伝子データを使用しても良いが、予め実験で得られた面圧分布が均一になる可能性が高い電圧の組み合わせを遺伝子データの一部としても良い。そのようにすれば、キャリブレーションの収束が早くなることが期待できる（つまり、キャリブレーションに要する測定回数の低減が期待できる)。
　図１０を参照して、圧電素子のキャリブレーションのフローチャートの一例を説明する。
　ステップＳ１１では、遺伝子データの識別番号ａを１に設定し、キャリブレーションを開始する。
　ステップＳ１２では、ａ番目の遺伝子データの電圧値を各圧電素子に印加して、図３の状態における各圧電素子の押付力測定装置４３４の測定値を取得し（圧力分布／面厚分布を測定し）、数１によってａ番目の遺伝子データに対する標準偏差σａを算出し、記憶装置９００ｂ等に記憶させる。
　ステップＳ１３では、ａ＝Ｎか否かを判定する。ａ＝Ｎでなければ、ステップＳ１４においてａ＝ａ＋１とし、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。一方、ａ＝Ｎであれば、ステップＳ１５に移行する。即ち、Ｎ個の遺伝子データの全てに対して圧力分布を測定し、Ｎ個の遺伝子データの全てに対する標準偏差σ１・・・σＮを算出するまで、Ｓ１２－Ｓ１４の処理を繰り返す。
　ステップＳ１５では、Ｎ個の遺伝子データの標準偏差σ１・・・σＮのうち最小の標準偏差σｍｉｎが許容値σＴより小さいか否かを判定する。なお、その他任意の方法で、Ｎ個の遺伝子データの標準偏差σ１・・・σＮのうちσＴ未満のものがあるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、Ｓ１７において、σＴ未満を満たす標準偏差σａ（ａ＝１・・・Ｎ）のうち最小のもの又は任意のものをキャリブレーション値として選択してもよい。
　ステップＳ１５において標準偏差σｍｉｎが許容値σＴ以上であれば、Ｓ１６において、Ｎ個の遺伝子データｘ１・・・ｘＮに対して、選択、交叉、及び／又は突然変異の処理を実行して、新たなＮ個の遺伝子データｘ１・・・ｘＮを作成し、及びａ＝１に設定し直した後、作成された新たなＮ個の遺伝子データｘ１・・・ｘＮ対してステップＳ１２からの処理を繰り返す。
　ステップＳ１５において標準偏差σｍｉｎが許容値σＴより小さい場合には、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、許容値σＴより小さい標準偏差σｍｉｎに対応する遺伝子データ（キャリブレーション値）を記憶装置９００ｂ等に記憶させ、キャリブレーションを完了させる。なお、２値化データである遺伝子データを記憶装置９００ｂ等に記憶させる代わりに、遺伝子データに含まれる電圧値（２進数）を１０進数に変換して１０進法による電圧値を記憶装置９００ｂ等に記憶させてもよい。
　（他の実施形態）
　（１）上記では、複数の圧電素子を備えるトップリングを例に挙げたが、圧電素子に代えて、複数の押圧力を互いに完全に独立に発生させることができる他のタイプの複数のアクチュエータを用いても良い。このような複数のアクチュエータを構成するアクチュエータとしては、油圧シリンダ・モータのような油圧式アクチュエータ、空気圧モータや空気圧シリンダのような空気圧式アクチュエータ、電動モータのような電気式アクチュエータ、磁歪素子を使った磁歪アクチュエータ、リニアモータのような電磁アクチュエータ、小型ピストン、等が挙げられる。
　（２）上記では、四角形の基板を例に挙げたが、円形のウエハの研磨に使用するトップリングに上記実施形態を適用してもよい。
　（３）上記では、加圧室４２２Ａ（メンブレン４２２）が基板ＷＦの各部（各領域）を研磨パッド３５２に押し付ける押圧力を、複数の圧電素子４３２で局所的に調整する構成の例を挙げたが、加圧室４２２Ａ（メンブレン４２２）を省略し、上下動機構３１９によってトップリング３０２の高さを調整して、基板ＷＦを研磨パッド３５２に接触又は微小な押圧力で押し付ける高さに維持した後に、複数の圧電素子４３２によって基板ＷＦの各部（各領域）を押圧して、基板ＷＦの各部（各領域）に加わる押圧力を調整するようにしてもよい。
　以上、いくつかの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、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。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。
　本願は、一実施形態として、基板を保持するためのトップリングであって、　回転シャフトに連結されたベース部材と、　基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む基板吸着部材と、　前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に配置され、前記基板吸着部材の前記基板吸着面とは反対側に配置された複数の第１加圧手段を有する第１加圧アセンブリであって、各第１加圧手段は互いに完全に独立に前記基板吸着部材に対して押圧力を加えることが可能に構成されている第１加圧アセンブリと、　を備える、トップリングを開示する。互いに完全に独立に押圧力を加えることが可能な複数の第１加圧手段は、例えば、各々独立のアクチュエータで駆動される押圧部材（圧電素子等）である。
　この形態によれば、トップリングの複数の第１加圧手段が多孔質部材を介して基板を研磨パッドに押し付け、各第１加圧手段の押圧力を互いに完全に独立に／個別に調整可能である。このため、多孔質部材、多孔質部材を支持する遮蔽部材、及び／又は基板に厚みのバラツキがある場合であっても、各第１加圧手段の押圧力を個別に調整して、基板の各部位（領域）を均一な押圧力で研磨パッドに押し付けることができ、研磨レートの面内均一性を向上することができる。この結果、基板上の被研磨層をより均一な研磨量で研磨することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記第１加圧アセンブリは、前記複数の第１加圧手段を保持する保持体を更に有し、　前記ベース部材は、前記保持体の前記複数の第１加圧手段とは反対側を流体圧で押圧する第２加圧手段を更に有する、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第２加圧手段により基板全体を押す押圧力を調整しながら、複数の第１加圧手段によって基板の各部位への押圧力を調整することができるので、基板の各部位を所望の均一な押圧力で研磨パッドに押し付けることができる。言い換えれば、基板を研磨パッドに押し付ける押圧力は、主に第２加圧手段で発生させ、複数の第１加圧手段（例えば、複数の圧電素子）は、基板の各領域への押圧力を調整する手段（面圧分布を均一化する手段）として用いることができる。例えば、各圧電素子のストロークを制御することにより、第２加圧手段からの基板の各領域への押圧力を調整し、基板全域にわたる面圧分布を均一化することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記第１加圧アセンブリは、各加圧手段の前記基板吸着部材側に設けられた、伸縮性の小さい流体バッグを更に有する、トップリングを開示する。伸縮性の小さい流体バッグは、例えば、伸縮性の小さい材料からなる非膨張袋体部材に流体を十分に充填した構成とすることができる。
　この形態によれば、伸縮性の小さい非膨張流体バッグを介して各第１加圧手段からの押圧力を多孔質部材に伝達することで、各第１加圧手段による押しムラを低減できる。この結果、基板の全域に隙間なく適切な押圧力を与えることができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記流体バッグは液体を保持している、トップリングを開示する。
　この形態によれば、流体として液体を保持することにより、伸縮性が小さい非膨張流体バッグを容易に構成することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記第１加圧アセンブリは、前記ベース部材及び前記基板吸着部材に対して上下方向に移動可能に構成されている、トップリングを開示する。
　この形態によれば、ベース部材に対して第１加圧アセンブリが移動するので、ベース部材に追加の加圧手段（第２加圧手段）を配置して第１加圧アセンブリを基板方向に容易に押すことができる。この場合、基板を研磨パッドに押し付ける押圧力は、主に第２加圧手段で発生させ、複数の第１加圧手段（例えば、複数の圧電素子）は、基板の各領域への押圧力を調整する手段（面圧分布を均一化する手段）として用いることができる。また、基板吸着部材に対して第１加圧アセンブリが移動するので、多孔質部材、多孔質部材を支持する遮蔽部材、及び／又は基板に厚みのバラツキがある場合であっても、第１加圧アセンブリを介して、追加の加圧手段（第２加圧手段）によって適切な押圧力で基板吸着部材及び基板を研磨パッドに押し付けることが容易になる。さらに、基板吸着部材に対して第１加圧アセンブリが移動するので、ベース部材が研磨パッドに対して一定の位置であり、基板の厚さが変化する場合、及び／又は、研磨パッドの摩耗による基板研磨面の高さ位置が変化する場合であっても、均一にかつ安定して基板を研磨パッドに押し付けることができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記ベース部材と前記基板吸着部材とは、両部材の間の隙間を密閉する外周バンドで連結されており、　前記第１加圧アセンブリは、前記ベース部材と前記基板吸着部材と前記外周バンドで囲まれた空間内に密閉されている、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第１加圧アセンブリを研磨液（スラリー）等から保護することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記ベース部材の内側側面と前記第１加圧アセンブリの外側側面との間に、前記ベース部材と前記第１加圧アセンブリの相対的な移動を案内するリニアガイド機構が設けられている、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第１加圧アセンブリ及びベース部材の間の適切な位置関係を維持しつつ、両者を相対移動させることができる（第１加圧アセンブリをベース部材に対して移動させることができる）。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記第１加圧アセンブリは、平面視四角形であり、　前記リニアガイド機構は、前記第１加圧アセンブリの対向する一対の外側側面のみに設けられている、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第１加圧アセンブリ及びベース部材の間の相対移動をスムーズに行い易い。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記第１加圧アセンブリは、その外周に沿って設けられた複数のローラを備え、　前記基板吸着部材は、前記複数のローラによって前記第１加圧アセンブリに対する上下方向の移動が案内される、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第１加圧アセンブリ及び基板吸着部材の間の適切な位置関係を維持しつつ、両者を相対移動させることができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記ベース部材は、該ベース部材に対する前記第１加圧アセンブリの下方への移動を制限する第１ストッパを有し、　前記基板吸着部材は、前記第１加圧アセンブリに対する前記基板吸着部材の下方への移動を制限する第２ストッパを有する、トップリングを開示する。
　この形態によれば、トップリングを研磨パッドから離間させて上昇させたときに、トップリングの各部が衝突、脱落等することを防止して、トップリングの適切な動作を保証することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記ベース部材、前記基板吸着部材、及び前記第１加圧アセンブリは、平面視四角形であり、　前記第１ストッパは、前記第１加圧アセンブリの４つの隅部に対応して前記ベース部材に設けられ、　前記第２ストッパは、前記第１加圧アセンブリの４つの隅部に対応して前記基板吸着部材に設けられている、トップリングを開示する。
　この形態によれば、ベース部材、基板吸着部材、及び第１加圧アセンブリの各部材が平面視四角形である場合に、第１及び第２ストッパをベース部材及び基板吸着部材の４つの隅部に設けることで、簡易な構成で確実に各部材間の相対移動の範囲を制限することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記第２ストッパの一部又は全部は、前記基板吸着部材の隅部と共に取り外し可能に構成されており、　前記第２ストッパの一部又は全部を前記基板吸着部材の隅部と共に取り外した状態で、前記基板吸着部材を前記第１加圧アセンブリから取り外し可能である、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第２ストッパの一部又は全部を取り外して基板吸着部材をトップリングから取り外すことができるので、基板吸着部材の取り外しが容易である。これにより、基板吸着部材に含まれる消耗部品である多孔質部材の交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記基板は、基板本体と、前記基板本体上に配置された複数の配線ユニットとを含み、　各第１加圧手段の寸法は、各配線ユニットの寸法に対応する、トップリングを開示する。基板処理装置は、複数の配線ユニットが形成された基板を研磨する場合がある。この種の基板は、複数の配線ユニットのそれぞれが配線パターンを有する。なお、研磨処理された基板の複数の配線ユニットにはそれぞれＩＣチップのダイなどが実装されることがある。
　この形態によれば、基板が複数の配線ユニットを含む場合に、研磨対象である各配線ユニットを各第１加圧手段で適切に押圧することができる。これにより、各配線ユニットの配線パターンの高さを平坦に研磨できる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記基板は四角形の基板である、トップリングを開示する。
　この形態によれば、厚さのバラツキが大きい傾向にある角形基板の各部位を均一な押圧力で研磨パッドに押し付けることができ、均一な研磨レートで研磨することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、各第１加圧手段は圧電素子である、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第１加圧手段として圧電素子を用いることで、コンパクトかつ簡易な構成で、基板の各部位への押圧力を正確に制御することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記第２加圧手段は、加圧室を備えるメンブレンである、トップリングを開示する。
　この形態によれば、第２加圧手段としてメンブレンを用いることで、コンパクトかつ簡易な構成で、基板全体を押す押圧力を正確に制御することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　基板処理装置であって、　上述のトップリングと、　前記トップリングに保持された基板を押し付けるための研磨パッドを保持する研磨テーブルと、　前記多孔質部材に接続された前記減圧手段と、　各第１加圧手段による押圧力を制御する第１制御手段と、を備える基板処理装置を開示する。
　この形態によれば、上述した作用効果を奏する。特に、第１制御手段により複数の第１加圧手段による押圧力を制御して、基板の各部位を均一な押圧力で研磨パッドに押し付けることができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、　前記第１加圧アセンブリは、前記複数の第１加圧手段を保持する保持体を更に有し、　前記ベース部材は、前記保持体の前記複数の第１加圧手段とは反対側を流体圧で押圧する第２加圧手段を更に有し、　前記第２加圧手段による押圧力を調整する第２制御手段を更に備える、基板研磨装置を開示する。
　この形態によれば、上述した作用効果を奏する。特に、第２制御手段により複数の第２加圧手段による押圧力を制御して、基板全体に適切な押圧力を与えることができる。また、基板を研磨パッドに押し付ける押圧力は、主に第２加圧手段で発生させ、複数の第１加圧手段（例えば、複数の圧電素子）は、基板の各領域への押圧力を調整する手段（面圧分布を均一化する手段）として用いることができる。例えば、各圧電素子（第１加圧手段）のストロークを制御することにより、第２加圧手段からの基板の各領域への押圧力を調整し、基板全域にわたる面圧分布を均一化することができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、前記第１制御手段は、研磨中の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記基板の膜厚分布が、目標の膜厚分布になるように各第１加圧手段による押圧力を調整する、基板研磨装置を開示する。
　この形態によれば、研磨中の膜厚分布の測定結果に基づいて各第１加圧手段の押圧力を調整することにより、基板の膜厚分布を目標の膜厚分布に近づけるので、基板の膜厚分布の正確な制御が可能である。
　さらに、本願は、一実施形態として、　複数の圧電素子を備えるトップリングを遺伝的アルゴリズムを使用してキャリブレーションする方法であって、　各圧電素子に供給する電圧を２進数で表したデータを並べた配列データである遺伝子データを複数準備し、　前記複数の遺伝子データに対応する電圧を前記複数の圧電素子に実際に供給して、各圧電素子による押圧力を測定し、　前記遺伝子データごとに前記複数の圧電素子による押圧力の測定値の標準偏差を算出し、　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が、所定の許容値以上であれば、前記複数の遺伝子データに対して、遺伝的アルゴリズムによる選択、交叉及び／又は突然変異の処理を実行して、新たな複数の遺伝子データを作成し、新たな複数の遺伝子データを用いて、前記複数の圧電素子による押圧力の測定、及び各遺伝子データに対する標準偏差の算出を実行することを、前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になるまで繰り返し、　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になったとき、当該最小の標準偏差に対応する遺伝子データを、前記複数の圧電素子に供給する電圧の組み合わせとして選択する、方法を開示する。
　この形態によれば、複数の圧電素子のキャリブレーションを簡易且つ正確に行うことができる。
　さらに、本願は、一実施形態として、複数の圧電素子を備えるトップリングを遺伝的アルゴリズムを使用してキャリブレーションする方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体であって、　各圧電素子に供給する電圧を２進数で表したデータを並べた配列データである遺伝子データを複数準備し、　前記複数の遺伝子データに対応する電圧を前記複数の圧電素子に実際に供給して、各圧電素子による押圧力を測定し、　前記遺伝子データごとに前記複数の圧電素子による押圧力の測定値の標準偏差を算出し、　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が、所定の許容値以上であれば、前記複数の遺伝子データに対して、遺伝的アルゴリズムによる選択、交叉及び／又は突然変異の処理を実行して、新たな複数の遺伝子データを作成し、新たな複数の遺伝子データを用いて、前記複数の圧電素子による押圧力の測定、及び各遺伝子データに対する標準偏差の算出を実行することを、前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になるまで繰り返し、　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になったとき、当該最小の標準偏差に対応する遺伝子データを、前記複数の圧電素子に供給する電圧の組み合わせとして選択する、　ことをコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体を開示する。記録媒体は、記憶媒体又は記憶装置とも称す。
１８　トップリングシャフト（回転シャフト）
３００　研磨ユニット
３０２　トップリング
３５０　研磨テーブル
３５１　テーブルシャフト
３５２　研磨パッド
４１０　基板吸着部材
４１１　多孔質部材
４１１ａ　基板吸着面
４１１ｂ　減圧部
４１２　遮蔽部材
４１３　枠部材
４１３Ａ　ストッパ
４１３Ｂ　締結部材
４１４　吸引孔
４１５　減圧手段
４１８　支持パッド
４１９　外周バンド
４２０　ベース部材
４２１　ベース本体
４２１Ａ　ストッパ
４２２　メンブレン（弾性膜）
４２２Ａ　加圧室
４２３　吸引路
４２４　流路
４２５　圧縮空気供給源
４２６　リニアガイド
４３０　圧電素子部材
４３１　保持体（ホルダ）
４３２　圧電素子
４３３　流体バッグ
４３４　押付力測定装置
４３５　駆動電圧印加装置
４３６　電気配線
４３７　リニアガイド
４３８　支持ローラ
５００　面圧分布測定器
５０１　ＰＣ
９００　制御装置
１０００　基板処理装置
ＷＦ　基板
 

Claims (21)

  1. 　基板を保持するためのトップリングであって、
    　回転シャフトに連結されたベース部材と、
    　基板を吸着するための基板吸着面および減圧手段と連通する減圧部を有する多孔質部材を含む基板吸着部材と、
    　前記ベース部材と前記基板吸着部材との間に配置され、前記基板吸着部材の前記基板吸着面とは反対側に配置された複数の第１加圧手段を有する第１加圧アセンブリであって、各第１加圧手段は互いに完全に独立に前記基板吸着部材に対して押圧力を加えることが可能に構成されている第１加圧アセンブリと、
    　を備える、トップリング。
  2. 　請求項１に記載のトップリングであって、
    　前記第１加圧アセンブリは、前記複数の第１加圧手段を保持する保持体を更に有し、
    　前記ベース部材は、前記保持体の前記複数の第１加圧手段とは反対側を流体圧で押圧する第２加圧手段を更に有する、トップリング。
  3. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　前記第１加圧アセンブリは、各加圧手段の前記基板吸着部材側に設けられた、伸縮性の小さい流体バッグを更に有する、トップリング。
  4. 　請求項３に記載のトップリングであって、
    　前記流体バッグは液体を保持している、トップリング。
  5. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　前記第１加圧アセンブリは、前記ベース部材及び前記基板吸着部材に対して上下方向に移動可能に構成されている、トップリング。
  6. 　請求項５に記載のトップリングであって、
    　前記ベース部材と前記基板吸着部材とは、両部材の間の隙間を密閉する外周バンドで連結されており、
    　前記第１加圧アセンブリは、前記ベース部材と前記基板吸着部材と前記外周バンドで囲まれた空間内に密閉されている、トップリング。
  7. 　請求項５に記載のトップリングであって、
    　前記ベース部材の内側側面と前記第１加圧アセンブリの外側側面との間に、前記ベース部材と前記第１加圧アセンブリの相対的な移動を案内するリニアガイド機構が設けられている、トップリング。
  8. 　請求項７に記載のトップリングであって、
    　前記第１加圧アセンブリは、平面視四角形であり、
    　前記リニアガイド機構は、前記第１加圧アセンブリの対向する一対の外側側面のみに設けられている、トップリング。
  9. 　請求項５に記載のトップリングであって、
    　前記第１加圧アセンブリは、その外周に沿って設けられた複数のローラを備え、
    　前記基板吸着部材は、前記複数のローラによって前記第１加圧アセンブリに対する上下方向の移動が案内される、トップリング。
  10. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　前記ベース部材は、該ベース部材に対する前記第１加圧アセンブリの下方への移動を制限する第１ストッパを有し、
    　前記基板吸着部材は、前記第１加圧アセンブリに対する前記基板吸着部材の下方への移動を制限する第２ストッパを有する、トップリング。
  11. 　請求項１０に記載のトップリングであって、
    　前記ベース部材、前記基板吸着部材、及び前記第１加圧アセンブリは、平面視四角形であり、
    　前記第１ストッパは、前記第１加圧アセンブリの４つの隅部に対応して前記ベース部材に設けられ、
    　前記第２ストッパは、前記第１加圧アセンブリの４つの隅部に対応して前記基板吸着部材に設けられている、トップリング。
  12. 　請求項１１に記載のトップリングであって、
    　前記第２ストッパの一部又は全部は、前記基板吸着部材の隅部と共に取り外し可能に構成されており、
    　前記第２ストッパの一部又は全部を前記基板吸着部材の隅部と共に取り外した状態で、前記基板吸着部材を前記第１加圧アセンブリから取り外し可能である、トップリング。
  13. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　前記基板は、基板本体と、前記基板本体上に配置された複数の配線ユニットとを含み、
    　各第１加圧手段の寸法は、各配線ユニットの寸法に対応する、トップリング。
  14. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　前記基板は四角形の基板である、トップリング。
  15. 　請求項１又は２に記載のトップリングであって、
    　各第１加圧手段は圧電素子である、トップリング。
  16. 　請求項２に記載にトップリングであって、
    　前記第２加圧手段は、加圧室を備えるメンブレンである、トップリング。
  17. 　基板処理装置であって、
    　請求項１から１６の何れかに記載のトップリングと、
    　前記トップリングに保持された基板を押し付けるための研磨パッドを保持する研磨テーブルと、
    　前記多孔質部材に接続された前記減圧手段と、
    　各第１加圧手段による押圧力を制御する第１制御手段と、
    を備える基板処理装置。
  18. 　請求項１７に記載の基板処理装置であって、
    　前記第１加圧アセンブリは、前記複数の第１加圧手段を保持する保持体を更に有し、
    　前記ベース部材は、前記保持体の前記複数の第１加圧手段とは反対側を流体圧で押圧する第２加圧手段を更に有し、
    　前記第２加圧手段による押圧力を調整する第２制御手段を更に備える、基板研磨装置。
  19. 　請求項１７又は１８に記載の基板処理装置であって、
    　前記第１制御手段は、研磨中の膜厚分布の測定結果に基づいて、前記基板の膜厚分布が、目標の膜厚分布になるように各第１加圧手段による押圧力を調整する、基板研磨装置。
  20. 　複数の圧電素子を備えるトップリングを遺伝的アルゴリズムを使用してキャリブレーションする方法であって、
    　各圧電素子に供給する電圧を２進数で表したデータを並べた配列データである遺伝子データを複数準備し、
    　前記複数の遺伝子データに対応する電圧を前記複数の圧電素子に実際に供給して、各圧電素子による押圧力を測定し、
    　前記遺伝子データごとに前記複数の圧電素子による押圧力の測定値の標準偏差を算出し、
    　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が、所定の許容値以上であれば、前記複数の遺伝子データに対して、遺伝的アルゴリズムによる選択、交叉及び／又は突然変異の処理を実行して、新たな複数の遺伝子データを作成し、新たな複数の遺伝子データを用いて、前記複数の圧電素子による押圧力の測定、及び各遺伝子データに対する標準偏差の算出を実行することを、前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になるまで繰り返し、
    　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になったとき、当該最小の標準偏差に対応する遺伝子データを、前記複数の圧電素子に供給する電圧の組み合わせとして選択する、
    　方法。
  21. 　複数の圧電素子を備えるトップリングを遺伝的アルゴリズムを使用してキャリブレーションする方法をコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体であって、
    　各圧電素子に供給する電圧を２進数で表したデータを並べた配列データである遺伝子データを複数準備し、
    　前記複数の遺伝子データに対応する電圧を前記複数の圧電素子に実際に供給して、各圧電素子による押圧力を測定し、
    　前記遺伝子データごとに前記複数の圧電素子による押圧力の測定値の標準偏差を算出し、
    　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が、所定の許容値以上であれば、前記複数の遺伝子データに対して、遺伝的アルゴリズムによる選択、交叉及び／又は突然変異の処理を実行して、新たな複数の遺伝子データを作成し、新たな複数の遺伝子データを用いて、前記複数の圧電素子による押圧力の測定、及び各遺伝子データに対する標準偏差の算出を実行することを、前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になるまで繰り返し、
    　前記複数の遺伝子データに対する標準偏差のうち最小の標準偏差が前記所定の許容値未満になったとき、当該最小の標準偏差に対応する遺伝子データを、前記複数の圧電素子に供給する電圧の組み合わせとして選択する、
    　ことをコンピュータに実行させるプログラムを記憶する記録媒体。
     
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