(57)【要約】【課題】ウエハ等の基板の研磨終了後に、基板をトップリング等の基板保持装置から速やかにかつ確実に離脱させて搬送機構等に受け渡すことができる研磨装置および研磨方法を提供する。【解決手段】研磨パッド２１を支持するための研磨テーブル２０と、弾性膜４で構成された基板保持面４ｂおよび圧力室を有し、基板保持面４ｂで基板を保持して圧力室内の圧力により基板を研磨パッド２１に押圧する基板保持装置と、基板受け渡し位置において、圧力室に圧力流体を供給して基板を保持している弾性膜４を膨らませた時に基板の高さを規定する高さ位置決め手段５５と、高さ位置決め手段５５によって高さが規定された基板と、基板に密着している弾性膜４との境界部分に流体を噴射して基板を基板保持面から離脱させる噴射ノズル５３とを備えた。【選択図】図３
2015082586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有し、該基板保持面で基板を保持して前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持装置と、
基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に前記基板の高さを規定する高さ位置決め手段と、
前記高さ位置決め手段によって高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させる噴射ノズルとを備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記基板受け渡し位置に、前記基板保持装置から基板を受け取る基板搬送機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記基板受け渡し位置において、前記噴射ノズルは、前記基板を保持している前記弾性膜を囲むように複数個設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
【請求項５】
前記高さ位置決め手段は、上下動機構により上下動可能な複数の高さ位置決めピンからなることを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項６】
前記基板の前記基板搬送機構への着座を検知する着座検知センサを備えたことを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項７】
前記噴射ノズルは、前記弾性膜とリテーナリングの間を洗浄する洗浄用ノズルを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項８】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有し、該基板保持面で基板を保持して前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持装置と、
基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた状態で前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させる噴射ノズルと、
前記噴射ノズルを前記基板の中心方向と前記基板から離間させる方向とで往復移動させる移動手段とを備え、
前記移動手段により前記噴射ノズルを前記基板の中心方向に移動させて該噴射ノズルを前記基板保持面に接近させた後に、前記噴射ノズルから前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させるようにしたことを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
前記基板受け渡し位置に、前記基板保持装置から基板を受け取る基板搬送機構を備えたことを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記基板受け渡し位置において、前記噴射ノズルは、前記基板を保持している前記弾性膜を囲むように複数個設けられていることを特徴とする請求項８または９記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記噴射ノズルを前記基板保持面に接近させて流体を噴射する時には、前記噴射ノズルの先端は、前記基板保持面と前記基板との間の空間内にあって、垂直方向において前記基板の面内に入り込んでいることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記基板の前記基板搬送機構への着座を検知する着座検知センサを備え、前記噴射ノズルから流体を噴射する前に前記弾性膜を膨らませる時に、該弾性膜を前記着座検知センサが動作するまで膨らませるようにしたことを特徴とする請求項９記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記基板を前記基板保持面から離脱させた後に、前記移動手段により前記噴射ノズルを前記基板から離間させる方向に退避させるようにしたことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に前記基板の高さを規定する高さ位置決め手段を備え、
前記噴射ノズルは、前記高さ位置決め手段によって高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
【請求項１５】
前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする請求項１４記載の研磨装置。
【請求項１６】
前記高さ位置決め手段は、上下動機構により上下動可能な複数の高さ位置決めピンからなることを特徴とする請求項１５記載の研磨装置。
【請求項１７】
前記噴射ノズルは、前記弾性膜とリテーナリングの間を洗浄する洗浄用ノズルを有することを特徴とする請求項８乃至１６のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１８】
弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有する基板保持装置を用いて基板を研磨する方法であって、
前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨テーブル上の研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行い、
研磨後の基板を前記基板保持面上に保持し、
前記基板を基板搬送機構に受け渡す際、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に高さ位置決め手段により前記基板の高さを規定し、高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に噴射ノズルから流体を噴射することで前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項１９】
前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする請求項１８記載の研磨方法。
【請求項２０】
弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有する基板保持装置を用いて基板を研磨する方法であって、
前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨テーブル上の研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行い、
研磨後の基板を前記基板保持面上に保持し、
前記基板を基板搬送機構に受け渡す際、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた状態で噴射ノズルを前記基板の中心方向に移動させて該噴射ノズルを前記基板保持面に接近させた後に、前記噴射ノズルから前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項２１】
前記噴射ノズルを前記基板保持面に接近させて流体を噴射する時には、前記噴射ノズルの先端は、前記基板保持面と前記基板との間の空間内にあって、垂直方向において前記基板の面内に入り込んでいることを特徴とする請求項２０記載の研磨方法。
【請求項２２】
前記基板を前記基板保持面から離脱させた後に、前記噴射ノズルを前記基板から離間させる方向に退避させることを特徴とする請求項２０記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置および研磨方法に係り、特にウエハなどの基板を研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【０００３】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学機械研磨（Chemical  Mechanical  Polishing）である。この化学機械研磨（以下、ＣＭＰという）は、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド上に供給しつつウエハなどの基板を研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ウエハを保持するためのトップリング又は研磨ヘッド等と称される基板保持装置とを備えている。このような研磨装置を用いてウエハの研磨を行う場合には、トップリングによりウエハを保持しつつ、このウエハを研磨面に対して所定の圧力で押圧する。さらに、研磨テーブルとトップリングとを相対運動させることによりウエハが研磨面に摺接し、ウエハの表面が平坦かつ鏡面に研磨される。
【０００５】
このような研磨装置において、研磨中のウエハと研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力がウエハの全面に亘って均一でない場合には、ウエハの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。ウエハに対する押圧力を均一化するために、トップリングの下部に弾性膜（メンブレン）から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することでメンブレンを介して流体圧によりウエハを研磨パッドの研磨面に押圧して研磨することが行われている。
【０００６】
上述の構成の研磨装置において、研磨パッドの研磨面上での研磨工程の終了後、研磨されたウエハをトップリングに真空吸着させ、トップリングを上昇させた後、搬送機構やプッシャ（基板受け渡し装置）の上方へ移動させて、ウエハをトップリングから離脱させる。ウエハの離脱は、圧力室に流体を供給してメンブレンを膨らませ、ウエハをメンブレンから剥離させることによって行われる。しかしながら、ウエハはメンブレンの形状変化によって引き剥がされるため、メンブレンの形状変化が小さいウエハの中央部分はメンブレンから剥離しない場合がある。そこで、ウエハをトップリングから容易に離脱させるために、特許文献１乃至４で開示されているように、搬送機構やプッシャの近傍に噴射ノズル（基板剥離促進機構）が設けられる。噴射ノズルは、ウエハとメンブレンとの接触部分に流体（リリースシャワー）を噴射することによりウエハの離脱を補助する機構である。
【０００７】
図９は、従来技術における研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す時の状態を示す模式図である。図９に示すように、トップリング１００の下面にはメンブレン１０１が取り付けられている。ウエハＷを搬送する場合、ウエハＷは真空吸着によりメンブレン１０１の下面に保持される。図９では、メンブレン１０１はウエハＷを剥離させるために膨らんでいる。トップリング１００の下方には、ウエハＷを受け取るための搬送機構１２０が位置している。搬送機構１２０の半径方向外側には、流体Ｆを噴射するための噴射ノズル１２１が設けられている。噴射ノズル１２１は、流体ＦがウエハＷとメンブレン１０１との接触部分（境界部分）に噴射されるように配置されている。
【０００８】
図１０は、噴射ノズル１２１の配置例を示す図であり、図９の上面図である。図１０に示すように、搬送機構１２０の半径方向外側に、複数（図示例では４個）の噴射ノズル１２１が円周方向に等間隔で配置されている。流体Ｆとしては、圧縮空気や圧縮窒素などの気体、またはこれらの気体と純水の混合流体が使用される。図９および図１０に示すように、噴射ノズル１２１から流体ＦをウエハＷとメンブレン１０１との接触部分（境界部分）に噴射することにより、ウエハＷはトップリング１００から離脱されるようになっている。搬送機構１２０の上下部には、ウエハＷのメンブレン１０１からの離脱を検知するための着座検知センサ１３０が設けられている。着座検知センサ１３０は、投光部１３０ａと受光部１３０ｂとからなり、ウエハＷが搬送機構１２０上に着座した時に、投光部１３０ａから受光部１３０ｂへ投光される光が遮られるため、ウエハの着座を検知できるようになっている。
【０００９】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、研磨後のウエハをトップリング１００から搬送機構１２０に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
図１１（ａ）は、トップリング１００が搬送機構１２０の上方に移動した状態を示す。すなわち、ウエハの研磨工程の終了後、研磨後のウエハＷをメンブレン１０１により真空吸着し、その状態でトップリング１００は搬送機構１２０の上方に移動する。
図１１（ｂ）は、メンブレン１０１が膨らんだ状態を示す。すなわち、真空破壊をしてメンブレン１０１によるウエハＷの真空吸着を解除すると同時に、圧力室に圧縮空気等の圧力流体を供給してメンブレン１０１の内側を加圧することによりメンブレン１０１を膨らませる。
図１１（ｃ）は、噴射ノズル１２１から流体を噴射した状態を示す。すなわち、噴射ノズル１２１から流体ＦをウエハＷとメンブレン１０１との接触部分（境界部分）に噴射することにより、ウエハＷはメンブレン１０１から剥がれる。
図１１（ｄ）は、ウエハＷが搬送機構１２０上に受け渡された状態を示す。すなわち、メンブレン１０１から剥がれたウエハＷは搬送機構１２０に受け渡され、搬送機構１２０上に着座する。このとき、ウエハＷにより投光部１３０ａから受光部１３０ｂへ投光される光が遮られるため、ウエハＷの搬送機構１２０上への着座を検知することができる。
【００１０】
図１１（ａ）〜（ｄ）に示す一連のウエハの受け渡し工程において、ウエハの裏面の状態によりウエハとメンブレンの密着力が大きくなる場合や、メンブレンの膨らみ代の変化などにより、位置が固定された噴射ノズルと、ウエハとメンブレンが密着している境界部との間に高さ方向のずれが発生し、流体噴射によるウエハを引き剥がす力(吐出圧力の伝達）が弱くなる。その場合、ウエハが剥がれないまま搬送機構の着座検知位置まで下降することとなり、ウエハリリース未完了状態にもかかわらず、リリース完了と誤検知してしまう。
【００１１】
図１２（ａ），（ｂ）は、噴射ノズルと、ウエハとメンブレンとの境界部との間に高さ方向のずれが発生した場合の状態を示す図であり、図１２（ａ）は噴射ノズルとメンブレンとウエハとの位置関係を示す図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ部拡大図である。図１２（ａ），（ｂ）に示すように、メンブレン１０１の膨らみ代の変化により、位置が固定された噴射ノズル１２１と、ウエハＷとメンブレン１０１が密着している境界部（接触部）との間に高さ方向のずれが発生し、噴射ノズル１２１から噴射された流体Ｆは、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部より上方の位置（図１２（ｂ）で点線の円で示す位置）Ｐに当たる。すなわち、噴射された流体が当たる位置は、ウエハＷとメンブレン１０１が密着している境界部より遠く離れており、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達が低減してしまい、ウエハを引き剥がす力が弱くなる。
【００１２】
なお、図１２（ｂ）において、一点鎖線でメンブレン１０１の最適な膨らみ位置とウエハＷの最適高さとを示すが、メンブレン弾性の個体バラツキやメンブレン弾性の経時変化により、メンブレン１０１の膨らみ代が変化するため、噴射ノズル１２１による流体噴射により、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部を常に狙えるわけではないという問題がある。
【００１３】
図１３は、メンブレン弾性の個体バラツキやメンブレン弾性の経時変化によりメンブレンの膨らみ代が変化する状態を示す模式図である。図１３に示すように、メンブレン弾性の個体バラツキおよびメンブレン弾性の経時変化によって、メンブレンの膨らみ代は変化する。すなわち、メンブレンには個体差があって、メンブレン弾性が強い場合には、図１３の左側部分に示すように、メンブレン１０１は最適高さ（点線で示す）まで膨らみ、噴射ノズル１２１と、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部との間に高さ方向のずれはなく、噴射ノズル１２１から噴射された流体Ｆは境界部に当たる。また、メンブレン１０１が使用の初期段階にある場合にも、同様に、図１３の左側部分に示すように、メンブレン１０１は最適高さ（点線で示す）まで膨らみ、噴射ノズル１２１と、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部との間に高さ方向のずれはなく、噴射ノズル１２１から噴射された流体Ｆは境界部に当たる。
【００１４】
これに対して、メンブレン弾性が弱い場合には、図１３の右側部分に示すように、メンブレン１０１は最適高さ（点線で示す）を越えてかなり下方の位置まで膨らみ、噴射ノズル１２１と、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部との間に大きな高さずれが生ずる。そのため、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達が低減してしまい、ウエハを引き剥がす力が弱くなる。また、メンブレン１０１が使用の末期段階にある場合にも、同様に、図１３の右側部分に示すようにウエハを引き剥がす力が弱くなる。
【００１５】
一方、メンブレン弾性の程度が中間の場合には、図１３の中央部分に示すように、メンブレン１０１は最適高さ（点線で示す）よりやや下方の位置まで膨らみ、噴射ノズル１２１と、ウエハＷとメンブレン１０１の境界部との間に少し高さずれが生ずる。そのため、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達が少し低減してしまい、ウエハを引き剥がす力が少し弱くなる。また、メンブレン１０１が使用の初期段階と末期段階の間の中間段階にある場合にも、同様に、図１３の中央部分に示すようにウエハを引き剥がす力が少し弱くなる。
【００１６】
図１３において、最下段の細長い三角形は、流体噴射によりウエハＷをメンブレン１０１から引き剥がす力の強弱を模式的に示したものである。すなわち、メンブレン弾性が強くなるほど、またメンブレンが使用の初期段階にあるほど、流体噴射によりウエハＷをメンブレン１０１から引き剥がす力は強い。そして、メンブレン弾性が弱くなるほど、またメンブレンが使用の末期段階になるほど、流体噴射によりウエハＷをメンブレン１０１から引き剥がす力は弱くなっていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−１２３４８５号公報
【特許文献２】米国特許第７，０４４，８３２号公報
【特許文献３】特開２０１０−４６７５６号公報
【特許文献４】特開２０１１−２５８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ウエハ等の基板の研磨終了後に、基板をトップリング等の基板保持装置から速やかにかつ確実に離脱させて搬送機構等に受け渡すことができる研磨装置および研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した目的を達成するために、本発明の研磨装置の一態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有し、該基板保持面で基板を保持して前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持装置と、基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に前記基板の高さを規定する高さ位置決め手段と、前記高さ位置決め手段によって高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させる噴射ノズルとを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、基板受け渡し位置において、圧力室に圧力流体を供給して基板を保持している弾性膜を膨らませた時に高さ位置決め手段により基板の高さを規定し、高さが規定された基板と、基板に密着している弾性膜との境界部分に噴射ノズルから流体を噴射することにより、基板を基板保持面から離脱させることができる。すなわち、弾性膜の個体バラツキや弾性膜の経時変化等によって、弾性膜の膨らみ代が変化しても、噴射ノズルと、基板と弾性膜の境界部分との間に高さ方向のずれが発生することはなく、噴射ノズルから流体を基板と弾性膜との境界部分に噴射させることができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記基板受け渡し位置に、前記基板保持装置から基板を受け取る基板搬送機構を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、研磨後の基板を基板保持装置から基板搬送機構に確実に受け渡すことができる。
本発明の好ましい態様は、前記基板受け渡し位置において、前記噴射ノズルは、前記基板を保持している前記弾性膜を囲むように複数個設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする。
本発明によれば、高さ位置決め手段を上昇させた時に、膨らんだ弾性膜によって保持された基板の高さを規定し、規定された高さ位置で離脱した基板を受け取って支持し、高さ位置決め手段を下降させて基板を基板搬送装置に着座させることができる。
【００２３】
本発明の好ましい態様は、前記高さ位置決め手段は、上下動機構により上下動可能な複数の高さ位置決めピンからなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の前記基板搬送機構への着座を検知する着座検知センサを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、基板を基板保持装置から基板搬送機構に受け渡した時に、基板の基板搬送機構への着座を検知することができる。
【００２４】
本発明の好ましい態様は、前記噴射ノズルは、前記弾性膜とリテーナリングの間を洗浄する洗浄用ノズルを有することを特徴とする。
本発明によれば、弾性膜とリテーナリングとの間のすきまを洗浄することができ、残留スラリー等を効率よく除去することが出来る。
【００２５】
本発明の研磨装置の他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有し、該基板保持面で基板を保持して前記圧力室内の圧力により前記基板を前記研磨パッドに押圧する基板保持装置と、基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた状態で前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させる噴射ノズルと、前記噴射ノズルを前記基板の中心方向と前記基板から離間させる方向とで往復移動させる移動手段とを備え、前記移動手段により前記噴射ノズルを前記基板の中心方向に移動させて該噴射ノズルを前記基板保持面に接近させた後に、前記噴射ノズルから前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させるようにしたことを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、基板受け渡し位置において、圧力室に圧力流体を供給して基板を保持している弾性膜を膨らませた状態で、移動手段により噴射ノズルを基板の中心方向に移動させて噴射ノズルを基板保持面に接近させた後に、噴射ノズルから基板保持面に流体を噴射して基板を基板保持面から離脱させることができる。したがって、流体噴射による基板の引き剥がし力を増加させることができる。
【００２７】
本発明の好ましい態様は、前記基板受け渡し位置に、前記基板保持装置から基板を受け取る基板搬送機構を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、研磨後の基板を基板保持装置から基板搬送機構に確実に受け渡すことができる。
本発明の好ましい態様は、前記基板受け渡し位置において、前記噴射ノズルは、前記基板を保持している前記弾性膜を囲むように複数個設けられていることを特徴とする。
【００２８】
本発明の好ましい態様は、前記噴射ノズルを前記基板保持面に接近させて流体を噴射する時には、前記噴射ノズルの先端は、前記基板保持面と前記基板との間の空間内にあって、垂直方向において前記基板の面内に入り込んでいることを特徴とする。
本発明によれば、噴射ノズルの先端は、弾性膜の基板保持面と基板との間の空間にあって、垂直方向において基板の面内に入り込んでいるため、噴射ノズルを弾性膜の直近まで近づけることができる。したがって、流体噴射による圧力が基板と弾性膜との境界部に到達する際における圧力伝達の低下を抑制することができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様は、前記基板の前記基板搬送機構への着座を検知する着座検知センサを備え、前記噴射ノズルから流体を噴射する前に前記弾性膜を膨らませる時に、該弾性膜を前記着座検知センサが動作するまで膨らませるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、弾性膜を着座検知センサが動作するまで膨らませることにより、弾性膜が膨らんだ際の基板の高さを規定することができる。
【００３０】
本発明の好ましい態様は、前記基板を前記基板保持面から離脱させた後に、前記移動手段により前記噴射ノズルを前記基板から離間させる方向に退避させるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、基板を基板保持面から離脱させた後に、噴射ノズルを基板から離間させる方向に退避させることにより、次の基板の受け渡し工程等の際に、噴射ノズルが邪魔になって作業の支障になることがない。
【００３１】
本発明の好ましい態様は、前記基板受け渡し位置において、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に前記基板の高さを規定する高さ位置決め手段を備え、前記噴射ノズルは、前記高さ位置決め手段によって高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする。
【００３２】
本発明によれば、基板受け渡し位置において、圧力室に圧力流体を供給して基板を保持している弾性膜を膨らませた時に高さ位置決め手段により基板の高さを規定し、高さが規定された基板と、基板に密着している弾性膜との境界部分に噴射ノズルから流体を噴射することにより、基板を基板保持面から離脱させることができる。すなわち、弾性膜の個体バラツキや弾性膜の経時変化等によって、弾性膜の膨らみ代が変化しても、噴射ノズルと、基板と弾性膜の境界部分との間に高さ方向のずれが発生することはなく、噴射ノズルから流体を基板と弾性膜との境界部分に噴射させることができる。
【００３３】
本発明の好ましい態様は、前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする。
本発明によれば、高さ位置決め手段を上昇させた時に、膨らんだ弾性膜によって保持された基板の高さを規定し、規定された高さ位置で離脱した基板を受け取って支持し、高さ位置決め手段を下降させて基板を基板搬送装置に着座させることができる。
【００３４】
本発明の好ましい態様は、前記高さ位置決め手段は、上下動機構により上下動可能な複数の高さ位置決めピンからなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記噴射ノズルは、前記弾性膜とリテーナリングの間を洗浄する洗浄用ノズルを有することを特徴とする。
本発明によれば、弾性膜とリテーナリングとの間のすきまを洗浄することができ、残留スラリー等を効率よく除去することが出来る。
【００３５】
本発明の研磨方法の一態様は、弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有する基板保持装置を用いて基板を研磨する方法であって、前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨テーブル上の研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行い、研磨後の基板を前記基板保持面上に保持し、前記基板を基板搬送機構に受け渡す際、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた時に高さ位置決め手段により前記基板の高さを規定し、高さが規定された前記基板と、該基板に密着している前記弾性膜との境界部分に噴射ノズルから流体を噴射することで前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする。
【００３６】
本発明の好ましい態様は、前記高さ位置決め手段は上下動可能に構成され、上昇時に前記基板の高さを規定し、下降時に前記基板保持面から離脱させた前記基板を支持して前記基板搬送機構に着座させることを特徴とする。
【００３７】
本発明の研磨方法の他の態様は、弾性膜で構成された基板保持面および圧力室を有する基板保持装置を用いて基板を研磨する方法であって、前記圧力室内の圧力により前記基板を研磨テーブル上の研磨パッドに押圧し、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動をさせながら前記基板の研磨を行い、研磨後の基板を前記基板保持面上に保持し、前記基板を基板搬送機構に受け渡す際、前記圧力室に圧力流体を供給して前記基板を保持している前記弾性膜を膨らませた状態で噴射ノズルを前記基板の中心方向に移動させて該噴射ノズルを前記基板保持面に接近させた後に、前記噴射ノズルから前記基板保持面に流体を噴射して前記基板を前記基板保持面から離脱させることを特徴とする。
【００３８】
本発明の好ましい態様は、前記噴射ノズルを前記基板保持面に接近させて流体を噴射する時には、前記噴射ノズルの先端は、前記基板保持面と前記基板との間の空間内にあって、垂直方向において前記基板の面内に入り込んでいることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板を前記基板保持面から離脱させた後に、前記噴射ノズルを前記基板から離間させる方向に退避させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）基板を弾性膜（メンブレン）から離脱させるために弾性膜を膨らませる際に、弾性膜の個体バラツキや弾性膜の経時変化等によって、弾性膜の膨らみ代が変化しても、噴射ノズルと、基板と弾性膜の境界部分との間に高さ方向のずれが発生することはなく、噴射ノズルから流体を基板と弾性膜との境界部分に噴射させることができる。したがって、基板を基板保持装置から速やかにかつ確実に離脱させることができる。
（２）基板を弾性膜から離脱させるために、弾性膜を膨らませた状態で、噴射ノズルの先端を弾性膜の直近の位置まで移動させた後に、流体を弾性膜に向けて噴射することができ、流体噴射による基板の引き剥がし力を増加させることができる。したがって、基板を基板保持装置から速やかにかつ確実に離脱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明に係る研磨装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、研磨対象物であるウエハを保持して研磨テーブル上の研磨パッドに押圧するトップリングの模式的な断面図である。
【図３】図３は、メンブレンが膨らんだ際のウエハの高さを規定する手段を備えた搬送機構を示す模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の態様において研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
【図５】図５は、噴射ノズルを移動させる手段を備えた搬送機構を示す模式的断面図である。
【図６】図６は、図５に示す噴射ノズルの変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の態様において研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の態様において研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
【図９】図９は、従来技術における研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す時の状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、噴射ノズルの配置例を示す図であり、図９の上面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、研磨後のウエハをトップリングから搬送機構に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ），（ｂ）は、噴射ノズルと、ウエハとメンブレンとの境界部との間に高さ方向のずれが発生した場合の状態を示す図であり、図１２（ａ）は噴射ノズルとメンブレンとウエハとの位置関係を示す図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ部拡大図である。
【図１３】図１３は、メンブレン弾性の個体バラツキやメンブレン弾性の経時変化によりメンブレンの膨らみ代が変化する状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る研磨装置および研磨方法の実施形態について図１乃至図８を参照して詳細に説明する。なお、図１から図８において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明に係る研磨装置の全体構成を示す概略斜視図である。研磨装置は、研磨テーブル２０と、研磨対象物であるウエハ（基板）Ｗを保持して研磨テーブル上の研磨パッドに押圧するトップリング１とを備えている。研磨テーブル２０は、テーブル軸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、テーブル軸の回りに回転可能になっている。研磨テーブル２０の上面には研磨パッド２１が貼付されており、研磨パッド２１の表面がウエハＷを研磨する研磨面２１ａを構成している。研磨パッド２１には、ロデール社製のＳＵＢＡ８００、ＩＣ−１０００、ＩＣ−１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）等が用いられており、ＩＣ−１０００は、その表面に多数の微細な孔を有したパッドであり、パーフォレートパッドとも呼ばれている。研磨テーブル２０の上方には研磨液供給ノズル２３が設置されており、この研磨液供給ノズル２３によって研磨テーブル２０上の研磨パッド２１に研磨液（スラリー）が供給されるようになっている。
【００４２】
トップリング１は、トップリングシャフト１１に接続されており、トップリングシャフト１１は、トップリングヘッド１２に対して上下動するようになっている。トップリングシャフト１１の上下動により、トップリングヘッド１２に対してトップリング１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１１は、トップリング回転モータ（図示せず）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１１の回転により、トップリング１がトップリングシャフト１１の回りに回転するようになっている。
【００４３】
トップリング１は、その下面にウエハ（基板）Ｗを保持できるようになっている。トップリングヘッド１２はトップリングヘッドシャフト１３を中心として旋回可能に構成されており、下面にウエハＷを保持したトップリング１は、トップリングヘッド１２の旋回により基板の受け渡し位置と研磨テーブル２０の上方との間で移動可能になっている。トップリング１は、下面にウエハＷを保持してウエハＷを研磨パッド２１の表面（研磨面）に押圧する。このとき、研磨テーブル２０およびトップリング１をそれぞれ回転させ、研磨テーブル２０の上方に設けられた研磨液供給ノズル２３から研磨パッド２１上に研磨液を供給する。研磨液には砥粒としてシリカ（ＳｉＯ２）やセリア（ＣｅＯ２）を含んだ研磨液が用いられる。このように、研磨液を研磨パッド２１上に供給しつつ、ウエハＷを研磨パッド２１に押圧してウエハＷと研磨パッド２１とを相対移動させて基板上の絶縁膜や金属膜等を研磨する。絶縁膜としてはＳｉＯ２が挙げられる。金属膜としてはＣｕ膜、Ｗ膜、Ｔａ膜、Ｔｉ膜が挙げられる。
【００４４】
図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２１をドレッシングするドレッシングユニット３０を備えている。ドレッシングユニット３０は、ドレッサヘッド３１と、ドレッサヘッド３１の一端側に回転自在に取り付けられたドレッサ３２と、ドレッサヘッド３１の他端側に連結される揺動軸３３とを備えている。ドレッサ３２の下部はドレッシング部材３２ａにより構成され、ドレッシング部材３２ａは円形のドレッシング面を有しており、ドレッシング面には硬質な粒子が電着等により固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子などが挙げられる。ドレッサヘッド３１内には、図示しないモータが内蔵されており、このモータによってドレッサ３２が回転するようになっている。
【００４５】
図１に示すように、研磨テーブル２０の側方には、搬送機構５０が位置している。搬送機構５０の半径方向外側には、流体を噴射するための噴射ノズル５３が設けられている。噴射ノズル５３は、流体がウエハＷとメンブレン４との境界部に噴射されるように配置されている。噴射ノズル５３は、研磨装置内の圧縮空気又は窒素ラインに接続されており、また研磨装置内の純水ラインに接続されている。したがって、噴射ノズル５３から噴射される流体としては、圧縮空気や窒素などの気体、またはこれらの気体と純水の混合流体が使用可能になっている。噴射ノズル５３は、搬送機構５０を囲むように、円周方向に間隔をおいて複数個（例えば、４個）設けられている。
【００４６】
図２は、研磨対象物であるウエハＷを保持して研磨テーブル２０上の研磨パッド２１に押圧するトップリング１の模式的な断面図である。図２においては、トップリング１を構成する主要構成要素だけを図示している。
図２に示すように、トップリング１は、ウエハＷを研磨パッド２１に対して押圧するメンブレン（弾性膜）４と、メンブレン４を保持するトップリング本体（キャリアとも称する）２と、研磨パッド２１を直接押圧するリテーナリング３とから基本的に構成されている。トップリング本体２は概略円盤状の部材からなり、リテーナリング３はトップリング本体２の外周部に取り付けられている。トップリング本体２は、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。トップリング本体２の下面には、ウエハＷの裏面に当接するメンブレン４が取り付けられている。メンブレン４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
【００４７】
メンブレン４は同心状の複数の隔壁４ａを有し、これら隔壁４ａによって、メンブレン４の上面とトップリング本体２の下面との間に複数の圧力室、すなわち、円形状のセンター室５、環状のリプル室６、環状のアウター室７、環状のエッジ室８が形成されている。トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、アウター室７、エッジ室８が形成されている。
【００４８】
ウエハＷはメンブレン４の下面の基板保持面４ｂに保持される。メンブレン４は、リプル室６に対応する位置にウエハ吸着用の複数の孔４ｈを有している。本実施例では孔４ｈはリプル室６の位置に設けられているが、リプル室６以外の位置に設けても良い。トップリング本体２内には、センター室５に連通する流路４１、リプル室６に連通する流路４２、アウター室７に連通する流路４３、エッジ室８に連通する流路４４がそれぞれ形成されている。そして、流路４１，４３，４４は、ロータリージョイント３６を介して流路２５，２７，２８にそれぞれ接続されている。そして、流路２５，２７，２８は、それぞれバルブＶ１−１，Ｖ３−１，Ｖ４−１および圧力レギュレータＲ１，Ｒ３，Ｒ４を介して圧力調整部３３に接続されている。また、流路２５，２７，２８は、それぞれバルブＶ１−２，Ｖ３−２，Ｖ４−２を介して真空源３４に接続されるとともに、バルブＶ１−３，Ｖ３−３，Ｖ４−３を介して大気に連通可能になっている。
【００４９】
リプル室６に連通する流路４２は、ロータリージョイント３６を介して流路２６に接続されている。そして、流路２６は、気水分離槽３５、バルブＶ２−１および圧力レギュレータＲ２を介して圧力調整部３３に接続されている。また、流路２６は、気水分離槽３５およびバルブＶ２−２を介して真空源３９に接続されるとともに、バルブＶ２−３を介して大気に連通可能になっている。
【００５０】
リテーナリング３の直上には弾性膜から形成された環状のリテーナリング加圧室９が配置されており、リテーナリング加圧室９は、トップリング本体２内に形成された流路４５およびロータリージョイント３６を介して流路２９に接続されている。そして、流路２９は、バルブＶ５−１および圧力レギュレータＲ５を介して圧力調整部３３に接続されている。また、流路２９は、バルブＶ５−２を介して真空源３４に接続されるとともに、バルブＶ５−３を介して大気に連通可能になっている。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ圧力調整部３３からセンター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８およびリテーナリング加圧室９に供給する流体（空気または窒素などの気体）の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５および各バルブＶ１−１〜Ｖ１−３，Ｖ２−１〜Ｖ２−３，Ｖ３−１〜Ｖ３−３，Ｖ４−１〜Ｖ４−３，Ｖ５−１〜Ｖ５−３は、制御部（図示せず）に接続されていて、それらの作動が制御されるようになっている。また、流路２５，２６，２７，２８，２９にはそれぞれ圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５および流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５が設置されている。
【００５１】
センター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング加圧室９内の圧力は圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５によってそれぞれ測定され、センター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング加圧室９に供給される加圧流体の流量は流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５によってそれぞれ測定される。
【００５２】
図２に示すように構成されたトップリング１においては、上述したように、トップリング本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室６、アウター室７、エッジ室８が形成され、これら各圧力室に供給する流体の圧力を圧力調整部３３および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、ウエハＷを研磨パッド２１に押圧する押圧力をウエハの領域毎に調整でき、かつリテーナリング３が研磨パッド２１を押圧する押圧力を調整できる。また、ウエハのリリース時に圧力室に加圧流体を供給してメンブレン４を膨らませることができる。
【００５３】
次に、図１および図２に示すように構成された研磨装置による一連の研磨処理工程について説明する。
トップリング１は基板受渡し位置でウエハＷを受け取り、真空吸着により保持する。ウエハＷの真空吸着は真空源３９により複数の孔４ｈ内に真空を形成することによって行われる。ウエハＷを保持したトップリング１は、予め設定したトップリング１の研磨設定位置まで下降する。この研磨設定位置では、リテーナリング３は研磨パッド２１の研磨面２１ａに接触しているが、研磨前は、トップリング１でウエハＷを保持しているので、ウエハＷの下面（被研磨面）と研磨パッド２１の研磨面２１ａとの間には、わずかな間隙（例えば、約１ｍｍ）がある。このとき、研磨テーブル２０およびトップリング１は、ともに回転駆動されている。この状態で、ウエハＷの裏面側にあるメンブレン４を膨らませ、ウエハＷの下面を研磨パッド２１の研磨面２１ａに当接させ、研磨パッド２１とウエハＷとを相対運動させることにより、ウエハＷの表面が研磨される。
【００５４】
研磨パッド２１上でのウエハ処理工程の終了後、ウエハＷをトップリング１により真空吸着により保持する。そして、トップリング１を上昇させ、トップリングヘッド１２を旋回させてトップリング１を搬送機構５０の上方に移動させ、ウエハＷを離脱（リリース）させるウエハの受け渡し工程を行う。
【００５５】
ウエハの受け渡し工程において、メンブレン４の膨らみ代の変化により、噴射ノズル５３と、ウエハＷとメンブレン４が密着している境界部との間に高さ方向のずれが発生し、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達が低減するという問題を解決するために、本発明の第１の態様は、メンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定する手段を備え、噴射ノズル５３と、ウエハＷとメンブレン４が密着している境界部との間に高さ方向のずれが発生しないようにしている。ここでウエハＷの高さとは、トップリング１の下面とメンブレン４に密着しているウエハ面の間の距離をいう。すなわちトップリング下面からウエハとメンブレンが密着している境界部までの距離である。メンブレンは個体差によって弾性が異なり、また経時変化でメンブレンの弾性が弱くなり必要以上に膨らんでしまうことがあり、トップリングからウエハを引き剥がす力が弱くなってしまう。このような状態を回避するために、最適なウエハの高さを規定する。ここでは、使用初期におけるメンブレンの所定圧力による膨らみを基準としてウエハの高さを決定し、ウエハの高さを規定する手段によりウエハの高さを規定する。
図３は、本発明の第１の態様を示す図であり、メンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定する手段を備えた搬送機構５０を示す模式的断面図である。図３に示すように、搬送機構５０は、トップリング１からリリースされたウエハＷが着座するステージ５１と、ステージ５１へのウエハＷの着座を検知する着座検知センサ５２とを備えている。着座検知センサ５２は、投光部５２ａと受光部５２ｂとからなり、ウエハＷがステージ５１上に着座した時に投光部５２ａから受光部５２ｂへ投光される光が遮られるため、ウエハＷの着座を検知できるようになっている。
【００５６】
搬送機構５０の半径方向外側には、流体を噴射するための複数の噴射ノズル５３が設けられている。噴射ノズル５３は、高さを規定する手段で規定する高さで、流体がウエハＷとメンブレン４との境界部に噴射されるように配置されている。噴射ノズル５３は、研磨装置内の圧縮空気又は窒素ラインに接続されており、また研磨装置内の純水ラインに接続されている。したがって、噴射ノズル５３から噴射される流体としては、圧縮空気や窒素などの気体、またはこれらの気体と純水の混合流体が使用可能になっている。
【００５７】
図３に示すように、搬送機構５０は、メンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定する複数の高さ位置決めピン５５を備えている。複数の高さ位置決めピン５５は支持板５６に固定されて支持されており、支持板５６はエアシリンダ５７により上下動可能になっている。複数の高さ位置決めピン５５は、円周方向に所定間隔で設けられている。すなわち、エアシリンダ５７を作動させることにより、支持板５６を上昇させ、複数の高さ位置決めピン５５の上面を規定高さまで上昇させることができるようになっている。高さ位置決めピン５５は、上昇した位置でメンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定できる。
【００５８】
図３に示すように構成された搬送機構５０およびトップリング１は、ウエハの受け渡し工程において以下の動作を行う。
（１）エアシリンダ５７を作動させることにより、高さ位置決めピン５５が規定高さまで上昇する。ここでいう高さ位置決めピン５５の規定高さは、上述の「ウエハの規定高さ」にウエハＷの厚さを考慮した高さである。
（２）トップリング１の圧力室に圧縮空気等の圧力流体を供給してメンブレン４を内側から加圧することにより、メンブレン４がウエハの規定高さ（高さ位置決めピン５５の上面とほぼ同じ高さ）まで膨らむ。
メンブレン４が規定高さまで膨らんだことを検知するセンサを設けても良い。センサとは、例えば高さ位置決めピン５５の上面にメンブレン４に密着したウエハＷが接触したことを検知するセンサとする。
（３）規定の高さ（ウエハの規定高さと同じ高さ）に配置された複数の噴射ノズル５３から、ウエハＷとメンブレン４が密着している境界部に流体を噴射し、ウエハＷの引き剥がし動作を開始する。
（４）メンブレン４がウエハＷから剥がれるまで、噴射ノズル５３から流体を噴射し続ける。
（５）ウエハＷを複数の高さ位置決めピン５５により支持した状態で、エアシリンダ５７を作動させて高さ位置決めピン５５を下降させ、ウエハＷをステージ５１に着座させる。ウエハＷの着座が着座検知センサ５２により検知される。
【００５９】
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の態様において研磨後のウエハをトップリング１から搬送機構５０に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
図４（ａ）は、トップリング１が搬送機構５０の上方に移動した状態を示す。すなわち、ウエハの研磨工程の終了後、研磨後のウエハＷをメンブレン４により真空吸着し、その状態でトップリング１は搬送機構５０の上方に移動する。このとき、高さ位置決めピン５５は規定高さまで上昇している。
図４（ｂ）は、メンブレン４が膨らんだ状態を示す。すなわち、真空破壊をしてメンブレン４によるウエハＷの真空吸着を解除すると同時に、圧力室に圧縮空気等の圧力流体を供給してメンブレン４を内側から加圧することによりメンブレン４を膨らませる。メンブレン４は規定高さまで膨らみ、ウエハＷの下面は高さ位置決めピン５５により支持される。
図４（ｃ）は、噴射ノズル５３から流体を噴射した状態を示す。すなわち、噴射ノズル５３から流体ＦをウエハＷとメンブレン４との境界部分に噴射することにより、メンブレン４がウエハＷから剥がれる。メンブレン４が剥がれるまで流体噴射を続ける。
図４（ｄ）は、ウエハＷが搬送機構５０上に受け渡された状態を示す。すなわち、ウエハＷを位置決めピン５５により支持した状態で位置決めピン５５を下降させ、ウエハＷをステージ５１に着座させる。このとき、ウエハＷにより投光部５２ａから受光部５２ｂへ投光される光が遮られるため、ウエハＷの搬送機構５０上への着座を検知することができる。
【００６０】
ウエハの受け渡し工程において、メンブレン４の膨らみ代の変化により、噴射ノズル５３と、ウエハＷとメンブレン４が密着している境界部との間に高さ方向のずれが発生し、流体の噴射による境界部到達時の圧力伝達が低減するという問題を解決するために、本発明の第２の態様は、噴射ノズル５３を移動させる手段を備え、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達の低下を抑制するようにしている。
図５は、本発明の第２の態様を示す図であり、噴射ノズル５３を移動させる手段を備えた搬送機構５０を示す模式的断面図である。図５に示すように、ステージ５１の周囲に設けられた複数の噴射ノズル５３は、エアシリンダ５８によりウエハ中心方向に往復移動可能に構成されており、ウエハリリース時に噴射ノズル５３をメンブレン４に接近させるようにしている。また、メンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定する手段として、一定位置（着座検知位置）までメンブレン４を膨らませる動作を行うようにしている。
【００６１】
図５に示すように構成された搬送機構５０およびトップリング１は、ウエハの受け渡し工程において以下の動作を行う。
（１）トップリング１の圧力室に圧力流体を供給してメンブレン４を内側から加圧することにより、メンブレン４を着座検知センサ５２による着座検知が動作するまで膨らませる。
（２）エアシリンダ５８を作動させることにより、複数の噴射ノズル５３をウエハＷの中心方向に移動させる。このとき、各噴射ノズル５３の先端は、メンブレン４の基板保持面４ｂとウエハＷとの間の空間にあって、垂直方向においてウエハＷの面内に入り込んでいる。
（３）複数の噴射ノズル５３からメンブレン４に向けて流体を噴射し、ウエハＷの引き剥がし動作を開始する。
（４）メンブレン４がウエハＷから剥がれるまで、噴射ノズル５３から流体を噴射し続ける。
（５）複数の噴射ノズル５３をウエハＷから遠ざかる方向に退避させる。
【００６２】
図６は、図５に示す噴射ノズル５３の変形例を示す要部拡大図である。図６に示すように、噴射ノズル５３に、メンブレン４とリテーナリング３の間を洗浄する洗浄用ノズル５９を付加することにより、残留スラリー等を効率よく除去することが出来る。これにより、スラリー固着物によるメンブレン動作不良や、ウエハへのダメージを低減させる。
【００６３】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２の態様において研磨後のウエハをトップリング１から搬送機構５０に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
図７（ａ）は、トップリング１が搬送機構５０の上方に移動しメンブレン４が膨らんだ状態を示す。すなわち、ウエハの研磨工程の終了後、研磨後のウエハＷをメンブレン４により真空吸着し、その状態でトップリング１は搬送機構５０の上方に移動する。そして、真空破壊をしてメンブレン４によるウエハＷの真空吸着を解除すると同時に、圧力室に圧縮空気等の圧力流体を供給してメンブレン４を内側から加圧することによりメンブレン４を着座検知センサ５２による着座検知が動作するまで膨らませる。
図７（ｂ）は、噴射ノズル５３がウエハの中心方向に移動した状態を示す。すなわち、エアシリンダ５８を作動させて噴射ノズル５３をウエハＷの中心方向に移動させる。これにより、噴射ノズル５３の先端はメンブレン４の直近の位置まで移動する。このとき、各噴射ノズル５３の先端は、メンブレン４の基板保持面４ｂとウエハＷとの間の空間にあって、垂直方向においてウエハＷの面内に入り込んでいる。
図７（ｃ）は、噴射ノズル５３から流体を噴射した状態を示す。すなわち、噴射ノズル５３の先端をメンブレン４の直近の位置まで近づけた状態で噴射ノズル５３から流体Ｆをメンブレン４に向けて噴射することにより、メンブレン４がウエハＷから剥がれる。メンブレン４が剥がれるまで流体噴射を続ける。メンブレン４から剥がれたウエハＷは搬送機構５０のステージ５１上に着座する。噴射ノズル５３がメンブレン４に接近しているため、流体噴射による境界部到達時の圧力伝達の低下を抑制できる。
図７（ｄ）は、ウエハＷが搬送機構５０上に受け渡された後に噴射ノズル５３を退避させる状態を示す。すなわち、ウエハＷがステージ５１上に着座した後に、エアシリンダ５８を作動させて噴射ノズル５３をウエハＷから遠ざかる方向に退避させる。
【００６４】
次に、本発明の第３の態様について説明する。本発明の第３の態様は、メンブレン４が膨らんだ際のウエハＷの高さを規定する手段と、噴射ノズル５３を移動させる手段とを備えている。すなわち、本発明の第３の態様は、図３に示す第１の態様と図５に示す第２の態様とを組み合わせた態様である。
【００６５】
図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の態様において研磨後のウエハをトップリング１から搬送機構５０に受け渡す一連の工程を示す模式図である。
図８（ａ）は、トップリング１が搬送機構５０の上方に移動した状態を示す。すなわち、ウエハの研磨工程の終了後、研磨後のウエハＷをメンブレン４により真空吸着し、その状態でトップリング１は搬送機構５０の上方に移動する。このとき、高さ位置決めピン５５は規定高さまで上昇している。
図８（ｂ）は、メンブレン４が膨らんだ状態を示す。すなわち、真空破壊をしてメンブレン４によるウエハＷの真空吸着を解除すると同時に、圧力室に圧縮空気等の圧力流体を供給してメンブレン４を内側から加圧することによりメンブレン４を膨らませる。メンブレン４は規定高さ（ウエハの高さ）まで膨らみ、ウエハＷの下面は高さ位置決めピン５５により支持される。
図８（ｃ）は、噴射ノズル５３がウエハの中心方向に移動して噴射ノズル５３から流体を噴射した状態を示す。すなわち、エアシリンダ５８を作動させて噴射ノズル５３をウエハＷの中心方向に移動させる。これにより、エアシリンダ５８の先端はメンブレン４の直近の位置まで移動する。このとき、各噴射ノズル５３の先端は、メンブレン４の基板保持面４ｂとウエハＷとの間の空間にあって、垂直方向においてウエハＷの面内に入り込んでいる。そして、噴射ノズル５３から流体ＦをウエハＷとメンブレン４との境界部分に噴射することにより、メンブレン４がウエハＷから剥がれる。噴射ノズル５３がメンブレン４に接近していること及び流体噴射をウエハＷとメンブレン４の境界部に行うことから、引き剥がし力を増加させることができる。
図８（ｄ）は、ウエハＷが搬送機構５０上に受け渡された状態を示す。すなわち、噴射ノズル５３をウエハＷから遠ざかる方向に退避させるとともに、ウエハＷを位置決めピン５５により支持した状態で位置決めピン５５を下降させ、ウエハＷをステージ５１に着座させる。ウエハの着座が着座検知センサ５２により検知される。
【００６６】
本発明の第３の態様においても、図６に示すように、噴射ノズル５３に、メンブレン４とリテーナリング３の間を洗浄する洗浄用ノズル５９を付加することにより、残留スラリー等を効率よく除去することが出来る。これにより、スラリー固着物によるメンブレン動作不良や、ウエハへのダメージを低減させる。
図１乃至図８に示す実施形態においては、基板搬送機構として搬送機構５０を説明したが、基板搬送機構は、基板受け渡し位置に設置されたプッシャ等の基板受け渡し装置であってもよい。
【００６７】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１  トップリング
２  トップリング本体
３  リテーナリング
４  メンブレン
４ａ  隔壁
４ｂ  基板保持面
４ｈ  孔
５  センター室
６  リプル室
７  アウター室
８  エッジ室
９  リテーナリング加圧室
１１  トップリングシャフト
１２  トップリングヘッド
１３  トップリングヘッドシャフト
２０  研磨テーブル
２１  研磨パッド
２１ａ  研磨面
２３  研磨液供給ノズル
２５  流路
２６  流路
２７  流路
２８  流路
２９  流路
３０  ドレッシングユニット
３１  ドレッサヘッド
３２  ドレッサ
３２ａ  ドレッシング部材
３３  圧力制御部
３４  真空源
３５  気水分離槽
３６  ロータリージョイント
３９  真空源
４０  制御装置
４１  流路
４３  流路
４４  流路
４５  流路
５０  搬送機構
５１  ステージ
５２  着座検知センサ
５２ａ  投光部
５２ｂ  受光部
５３  噴射ノズル
５５  高さ位置決めピン
５６  支持板
５７  エアシリンダ
５８  エアシリンダ
５９  洗浄用ノズル
１００  トップリング
１０１  メンブレン
１０１ａ  基板保持面
１２０  搬送機構
１２１  噴射ノズル
１３０  着座検知センサ
１３０ａ  投光部
１３０ｂ  受光部
Ｆ  流体
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５  流量センサ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  圧力センサ
Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５  圧力レギュレータ
Ｖ１−１〜Ｖ１−３，Ｖ２−１〜Ｖ２−３，Ｖ３−１〜Ｖ３−３，Ｖ４−１〜Ｖ４−３，Ｖ５−１〜Ｖ５−３  バルブ
Ｗ  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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