特開 2024-15612 研磨方法および研磨装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024015612

(43)【公開日】2024-02-06

(54)【発明の名称】研磨方法および研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20240130BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 E

H01L21/304 622K

H01L21/304 622R

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022117791

(22)【出願日】2022-07-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】鍋谷 治

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158AA07

3C158CB01

3C158DA12

3C158EA13

3C158EB01

3C158ED00

5F057AA01

5F057AA31

5F057BA11

5F057CA11

5F057DA03

5F057DA38

5F057FA13

5F057FA19

5F057FA20

5F057FA36

5F057GA27

(57)【要約】

【課題】本発明は、ウェーハの上面から流体を流出させ、研磨ヘッドが適切な力をウェーハに加えることを可能とする研磨方法を提供する。
【解決手段】弾性膜３４によって形成された複数の圧力室を有する研磨ヘッド１を用いたウェーハＷの研磨方法であって、第１圧力室内に正圧を形成し、かつ第１圧力室の外側に位置する第２圧力室内に負圧を形成して、ウェーハＷの上面と第１圧力室との間に存在する流体Ｑを外側に移動させた後、第２圧力室内に正圧を形成し、かつ第２圧力室の外側に位置する第３圧力室内に負圧を形成して、ウェーハＷの上面と第２圧力室との間に存在する流体Ｑを外側に移動させ、複数の圧力室のうち最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成して、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させた後、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨面２ａに押し付けて、ウェーハＷの下面を研磨する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性膜によって形成された複数の圧力室を有する研磨ヘッドを用いたウェーハの研磨方法であって、
前記複数の圧力室は、
第１圧力室と、
前記第１圧力室の外側に位置する第２圧力室と、
前記第２圧力室の外側に位置する第３圧力室を含み、
前記第１圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第２圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
その後、前記第２圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第３圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と前記第２圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させ、
前記複数の圧力室のうち最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と、前記最も外側に位置する圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させて、前記ウェーハの前記上面から前記流体を流出させ、
その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの前記下面を研磨する、研磨方法。

【請求項2】

前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは同じであり、
前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは同じである、請求項１に記載の研磨方法。

【請求項3】

前記第２圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第２圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室を大気開放することを含み、
前記第３圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第３圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室を大気開放することを含む、請求項２に記載の研磨方法。

【請求項4】

前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前であり、
前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは、前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前である、請求項１に記載の研磨方法。

【請求項5】

前記第２圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第２圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第２圧力室内の前記負圧を解消している間に行い、
前記第３圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第３圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第３圧力室内の前記負圧を解消している間に行う、請求項４に記載の研磨方法。

【請求項6】

前記第１圧力室は、前記弾性膜の中央部に位置している、請求項１に記載の研磨方法。

【請求項7】

前記第１圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第１圧力室内の圧力を第１正圧設定値まで上げ、その後、前記第１圧力室内の圧力を前記第１正圧設定値に維持することを含み、
前記第２圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第２圧力室内の圧力を第２正圧設定値まで上げ、その後、前記第２圧力室内の圧力を前記第２正圧設定値に維持することを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項8】

基板を研磨する研磨装置であって、
弾性膜によって形成された複数の圧力室を有し、前記複数の圧力室で前記基板を研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨装置の動作を制御する動作制御部を備え、
前記複数の圧力室は、
第１圧力室と、
前記第１圧力室の外側に位置する第２圧力室と、
前記第２圧力室の外側に位置する第３圧力室を含み、
前記動作制御部は、
前記第１圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第２圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
その後、前記第２圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第３圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と前記第２圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させ、
前記複数の圧力室のうち最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と、前記最も外側に位置する圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させて、前記ウェーハの前記上面から前記流体を流出させ、
その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの前記下面を研磨するように前記研磨装置を動作させるように構成されている、研磨装置。

【請求項9】

前記動作制御部は、
前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記動作制御部が前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが同じとなるように前記研磨装置を動作させ、
前記動作制御部が前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記動作制御部が前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが同じとなるように前記研磨装置を動作させるように構成されている、請求項８に記載の研磨装置。

【請求項10】

前記動作制御部は、
前記第２圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第２圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室を大気開放することを含むように前記研磨装置を動作させ、
前記第３圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第３圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室を大気開放することを含むように前記研磨装置を動作させるように構成されている、請求項９に記載の研磨装置。

【請求項11】

前記動作制御部は、
前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前となるように前記研磨装置を動作させ、
前記動作制御部が前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが、前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前となるように前記研磨装置を動作させるように構成されている、請求項８に記載の研磨装置。

【請求項12】

前記動作制御部は、
前記第２圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第２圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することを、前記第２圧力室内の前記負圧を解消している間に行うように前記研磨装置を動作させ、
前記第３圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第３圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することを、前記第３圧力室内の前記負圧を解消している間に行うように前記研磨装置を動作させるように構成されている、請求項１１に記載の研磨装置。

【請求項13】

前記第１圧力室は、前記弾性膜の中央部に位置している、請求項８に記載の研磨装置。

【請求項14】

前記動作制御部は、
前記第１圧力室内に前記正圧を形成することが、前記第１圧力室内の圧力を第１正圧設定値まで上げ、その後、前記第１圧力室内の圧力を前記第１正圧設定値に維持することを含むように前記研磨装置を動作させ、
前記第２圧力室内に前記正圧を形成することが、前記第２圧力室内の圧力を第２正圧設定値まで上げ、その後、前記第２圧力室内の圧力を前記第２正圧設定値に維持することを含むように前記研磨装置を動作させるように構成されている、請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の研磨装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハの上面から流体を流出させて、ウェーハを研磨する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、研磨面上に研磨液を供給しながら、ウェーハを研磨面に押し付け、研磨液の存在下でウェーハを研磨面に摺接させることで、ウェーハの表面を研磨する技術である。ウェーハの研磨中、ウェーハは研磨ヘッドによって研磨面に押し付けられる。ウェーハの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により平坦化される。

【0003】

図１２は、研磨ヘッド１００を模式的に示す断面図である。研磨ヘッド１００は、ウェーハＷ１の上面に接触する弾性膜１１０を有する。この弾性膜１１０は、複数の圧力室１０１～１０４を形成する形状を有しており、それぞれの圧力室１０１～１０４内の圧力は独立に調節することが可能である。したがって、研磨ヘッド１００は、これら圧力室１０１～１０４に対応するウェーハＷ１の複数の領域を異なる力で押し付けることができ、ウェーハＷ１の所望の膜厚プロファイルを達成することができる。

【0004】

ウェーハＷ１の研磨が終了すると、研磨されたウェーハＷ１は搬送装置によって次工程に搬送される。図１３に示すように、次のウェーハＷ２は、搬送装置によって研磨ヘッド１００の下方の受け渡し位置に運ばれる。同時に、研磨ヘッド１００は、洗浄ノズル１１５から供給される液体（例えば純水）で洗浄され、研磨ヘッド１００から研磨液や研磨屑が除去される。そして、次のウェーハＷ２は、研磨ヘッド１００に保持され、研磨ヘッド１００により研磨面の上方位置に搬送される。ウェーハＷ２は、研磨ヘッド１００により研磨面に押し付けられ、研磨液の存在下で研磨される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１３１４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、図１４に示すように、ウェーハＷ２の上面と研磨ヘッド１００の弾性膜１１０との間には、研磨ヘッド１００の洗浄に使用された液体、あるいは空気などの流体Ｑが存在していることがある。ウェーハＷ２の上面と研磨ヘッド１００との間に流体Ｑが存在していると、研磨ヘッド１００は、圧力室１０１～１０４に対応するウェーハＷ２の複数の領域に対して、力を適切に加えることができない。例えば、流体Ｑが複数の圧力室にまたがって広がっていると、隣の圧力室内の圧力が流体Ｑに伝わり、意図しない力がウェーハＷ２に加わってしまう。図１４に示す例では、ウェーハＷ２の中央部の研磨レートを下げるために、中央の圧力室１０１内の圧力を下げたにもかかわらず、隣の圧力室１０２の圧力が流体Ｑを介してウェーハＷ２の中央部に加わる。結果として、ウェーハＷの中央部の研磨レートを下げることができない。このように、ウェーハＷ２と研磨ヘッド１００との間に存在する流体Ｑは、研磨ヘッド１００が適切な力をウェーハＷ２に加えることを妨げてしまう。

【0007】

そこで、本発明は、ウェーハの上面から流体を流出させ、研磨ヘッドが適切な力をウェーハに加えることを可能とする研磨方法および研磨装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、弾性膜によって形成された複数の圧力室を有する研磨ヘッドを用いたウェーハの研磨方法であって、前記複数の圧力室は、第１圧力室と、前記第１圧力室の外側に位置する第２圧力室と、前記第２圧力室の外側に位置する第３圧力室を含み、前記第１圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第２圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、その後、前記第２圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第３圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と前記第２圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させ、前記複数の圧力室のうち最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と、前記最も外側に位置する圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させて、前記ウェーハの前記上面から前記流体を流出させ、その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの前記下面を研磨する、研磨方法が提供される。

【0009】

一態様では、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは同じであり、前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは同じである。
一態様では、前記第２圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第２圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室を大気開放することを含み、前記第３圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第３圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室を大気開放することを含む。

【0010】

一態様では、前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前であり、前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングは、前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前である。
一態様では、前記第２圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第２圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第２圧力室内の前記負圧を解消している間に行い、前記第３圧力室内に前記負圧を形成することは、前記第３圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第３圧力室内の前記負圧を解消している間に行う。

【0011】

一態様では、前記第１圧力室は、前記弾性膜の中央部に位置している。
一態様では、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第１圧力室内の圧力を第１正圧設定値まで上げ、その後、前記第１圧力室内の圧力を前記第１正圧設定値に維持することを含み、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することは、前記第２圧力室内の圧力を第２正圧設定値まで上げ、その後、前記第２圧力室内の圧力を前記第２正圧設定値に維持することを含む。

【0012】

一態様では、基板を研磨する研磨装置であって、弾性膜によって形成された複数の圧力室を有し、前記複数の圧力室で前記基板を研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨装置の動作を制御する動作制御部を備え、前記複数の圧力室は、第１圧力室と、前記第１圧力室の外側に位置する第２圧力室と、前記第２圧力室の外側に位置する第３圧力室を含み、前記動作制御部は、前記第１圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第２圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、その後、前記第２圧力室内に正圧を形成し、かつ前記第３圧力室内に負圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と前記第２圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させ、前記複数の圧力室のうち最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成して、前記ウェーハの前記上面と、前記最も外側に位置する圧力室との間に存在する前記流体を外側に移動させて、前記ウェーハの前記上面から前記流体を流出させ、その後、前記弾性膜で前記ウェーハの下面を研磨面に押し付けて、前記ウェーハの前記下面を研磨するように前記研磨装置を動作させるように構成されている、研磨装置が提供される。

【0013】

一態様では、前記動作制御部は、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記動作制御部が前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが同じとなるように前記研磨装置を動作させ、前記動作制御部が前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングと、前記動作制御部が前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが同じとなるように前記研磨装置を動作させるように構成されている。
一態様では、前記動作制御部は、前記第２圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第２圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室を大気開放することを含むように前記研磨装置を動作させ、前記第３圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第３圧力室内の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室を大気開放することを含むように前記研磨装置を動作させるように構成されている。

【0014】

一態様では、前記動作制御部は、前記第２圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが、前記第１圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前となるように前記研磨装置を動作させ、前記動作制御部が前記第３圧力室内に前記負圧の形成を開始するタイミングが、前記第２圧力室内に前記正圧の形成を開始するタイミングよりも前となるように前記研磨装置を動作させるように構成されている。
一態様では、前記動作制御部は、前記第２圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第２圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第２圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することを、前記第２圧力室内の前記負圧を解消している間に行うように前記研磨装置を動作させ、前記第３圧力室内に前記負圧を形成することが、前記第３圧力室の圧力を負圧設定値まで下げ、その後、前記第３圧力室内の前記負圧を解消することを含み、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することを、前記第３圧力室内の前記負圧を解消している間に行うように前記研磨装置を動作させるように構成されている。

【0015】

一態様では、前記第１圧力室は、前記弾性膜の中央部に位置している。
一態様では、前記動作制御部は、前記第１圧力室内に前記正圧を形成することが、前記第１圧力室内の圧力を第１正圧設定値まで上げ、その後、前記第１圧力室内の圧力を前記第１正圧設定値に維持することを含むように前記研磨装置を動作させ、前記第２圧力室内に前記正圧を形成することが、前記第２圧力室内の圧力を第２正圧設定値まで上げ、その後、前記第２圧力室内の圧力を前記第２正圧設定値に維持することを含むように前記研磨装置を動作させるように構成されている。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複数の圧力室が形成された研磨ヘッドにおいて、隣接する圧力室のうちの内側の圧力室内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室内に負圧を形成することで、ウェーハの上面に存在する流体を外側に移動させる。この動作をさらに外側で隣接する圧力室において順次行うことで、ウェーハの上面に存在する流体を外側に移動させる。さらに、最も外側に位置する圧力室内に正圧を形成することで、ウェーハの上面から流体を流出させることができる。その結果、圧力室を形成する弾性膜は、ウェーハに対して意図した力を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】研磨ヘッドの一実施形態を示す断面図である。

【図3】図１に示す研磨ヘッドにウェーハを搬送する搬送装置の上面図である。

【図4】ウェーハの上面に流体が存在している様子を示す模式図である。

【図5】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している流体を外側に移動させる様子を示す模式図である。

【図6】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している流体をさらに外側に移動させる様子を示す模式図である。

【図7】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している流体をさらに外側に移動させる様子を示す模式図である。

【図8】研磨ヘッドの弾性膜がウェーハの上面に存在している流体を流出させる様子を示す模式図である。

【図9】複数の圧力室内の圧力と時間の関係を示すグラフである。

【図10】ウェーハの上面から流体を流出させる方法の他の実施形態に係る複数の圧力室内の圧力と時間の関係を示すグラフである。

【図11】ウェーハの上面から流体を流出させる方法のさらに他の実施形態に係る複数の圧力室内の圧力と時間の関係を示すグラフである。

【図12】研磨ヘッドを模式的に示す断面図である。

【図13】研磨ヘッドが洗浄されている様子を説明する図である。

【図14】ウェーハの上面と研磨ヘッドの弾性膜との間に存在する流体に起因する問題を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、ワークピースの一例であるウェーハＷを研磨パッド２に押し付ける研磨ヘッド１と、研磨テーブル３を回転させるテーブルモータ６と、研磨パッド２上に研磨液（例えば、砥粒を含むスラリー）を供給するための研磨液供給ノズル５とを備えている。研磨パッド２の表面は、ウェーハＷを研磨する研磨面２ａを構成する。

【0019】

研磨テーブル３はテーブルモータ６に連結されており、研磨テーブル３および研磨パッド２を一体に回転させるように構成されている。研磨ヘッド１は、研磨ヘッドシャフト１１の端部に固定されており、研磨ヘッドシャフト１１は、ヘッドアーム１５に回転可能に支持されている。ヘッドアーム１５は、支軸１６に回転可能に支持されている。研磨ヘッドシャフト１１は、ヘッドアーム１５内に配置された上下動機構１８に連結されている。上下動機構１８は、研磨ヘッドシャフト１１をその軸方向に上下動させるように構成されている。上下動機構１８による研磨ヘッドシャフト１１の上下動により、研磨ヘッド１に保持されたウェーハＷを研磨テーブル３上の研磨パッド２に対して近接および離間させることができる。

【0020】

研磨装置は、研磨装置の各構成要素の動作を制御する動作制御部９をさらに備えている。動作制御部９は、研磨ヘッド１、研磨テーブル３、研磨液供給ノズル５、および上下動機構１８に電気的に接続されており、研磨ヘッド１、研磨テーブル３、研磨液供給ノズル５、および上下動機構１８の動作を制御する。動作制御部９は、プログラムが格納された記憶装置９ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置９ｂを備えている。動作制御部９は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置９ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置９ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部９の具体的構成はこれらの例に限定されない。

【0021】

ウェーハＷは次のようにして研磨される。動作制御部９は、研磨テーブル３、研磨ヘッド１、および研磨液供給ノズル５に指令を発して、研磨テーブル３および研磨ヘッド１を図１の矢印で示す方向に回転させながら、研磨液供給ノズル５から研磨液が研磨テーブル３上の研磨パッド２の研磨面２ａに供給させる。ウェーハＷは研磨ヘッド１によって回転されながら、研磨パッド２とウェーハＷとの間に研磨液が存在した状態で研磨ヘッド１によって研磨パッド２の研磨面２ａに押し付けられる。ウェーハＷの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により研磨される。

【0022】

次に、研磨ヘッド１について説明する。図２は、研磨ヘッド１の一実施形態を示す断面図である。研磨ヘッド１は、研磨ヘッドシャフト１１の端部に固定されたキャリア３１と、キャリア３１の下部に取り付けられた弾性膜３４と、キャリア３１の下方に配置されたリテーナリング３２とを備えている。リテーナリング３２は、弾性膜３４の周囲に配置されている。このリテーナリング３２は、ウェーハＷの研磨中にウェーハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにするためにウェーハＷを保持する環状の構造体である。

【0023】

弾性膜３４は、ウェーハＷの上面に接触可能な接触面３５ａを有する接触部３５と、接触部３５に接続された内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび外壁部３６ｄを備えている。接触部３５は、ウェーハＷの上面と実質的に同じ大きさおよび同じ形状を有している。内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃおよび外壁部３６ｄは、同心状に配列された無端状の壁である。外壁部３６ｄは内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃの外側に位置しており、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃを囲むように配置されている。本実施形態では、３つの内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃが設けられているが、本発明は本実施形態に限定されない。一実施形態では、２つの内壁部が設けられてもよく、あるいは４つ以上の内壁部が設けられてもよい。

【0024】

弾性膜３４とキャリア３１との間には、複数の（本実施形態では、４つの）圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄが設けられている。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、弾性膜３４の接触部３５、内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、および外壁部３６ｄによって形成されている。すなわち、圧力室２５Ａは内壁部３６ａ内に位置し、圧力室２５Ｂは内壁部３６ａと内壁部３６ｂとの間に位置し、圧力室２５Ｃは内壁部３６ｂと内壁部３６ｃとの間に位置し、圧力室２５Ｄは内壁部３６ｃと外壁部３６ｄとの間に位置している。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの大きさ、すなわち、弾性膜３４の中心から内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、および外壁部３６ｄまでの距離は、特に限定されない。例えば、弾性膜３４の中心から内壁部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、および外壁部３６ｄが等間隔で配置されてもよいし、異なる間隔で配置されてもよい。

【0025】

弾性膜３４の中央に位置する圧力室２５Ａは円形であり、他の圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは環状である。これらの圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄは、同心状に配列されている。圧力室２５Ｂは圧力室２５Ａの外側に位置し、圧力室２５Ｃは圧力室２５Ｂの外側に位置し、圧力室２５Ｄは圧力室２５Ｃの外側に位置している。本実施形態では、弾性膜３４は、４つの圧力室２５Ａ～２５Ｄを形成するが、一実施形態では、弾性膜３４は３つの圧力室を形成してもよく、あるいは５つ以上の圧力室を形成してもよい。

【0026】

キャリア３１とリテーナリング３２との間には、環状のメンブレン（ローリングダイヤフラム）３７が配置されており、このメンブレン３７の内部には圧力室２５Ｅが形成されている。圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅにはそれぞれ気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５が連結されている。気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、研磨ヘッドシャフト１１に取り付けられたロータリージョイント４０を経由して延びている。

【0027】

気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、ロータリージョイント４０の上流側において、気体供給ラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５にそれぞれ連結されている。気体供給ラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５は、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティ供給源としての圧縮気体供給源（図示せず）に連結されている。圧縮空気等の圧縮気体は、気体供給ラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５から気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５を通じて圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅにそれぞれ供給されるように構成されている。

【0028】

気体供給ラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５には、気体供給弁Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，Ｖａ４，Ｖａ５および圧力レギュレータＲａ１，Ｒａ２，Ｒａ３，Ｒａ４，Ｒａ５がそれぞれ取り付けられている。気体供給弁Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，Ｖａ４，Ｖａ５は、例えば、電磁弁、電動弁、またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。一実施形態では、気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５は手動であってもよい。気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５が開かれると、圧縮気体供給源からの圧縮気体は、圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５を通って圧力室２５Ａ～２５Ｅ内にそれぞれ独立に供給される。圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５は、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内の圧縮気体の圧力を調節するように構成されている。

【0029】

気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５および圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５は、動作制御部９に接続されている。気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５および圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５の動作は、動作制御部９によって制御される。動作制御部９は、圧力室２５Ａ～２５Ｅのそれぞれの目標圧力値を圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５に送り、圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５は、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内の圧力が対応する目標圧力値に維持されるように動作する。

【0030】

圧力レギュレータＲａ１～Ｒａ５は、圧力室２５Ａ～２５Ｅの内部圧力を互いに独立して変化させることが可能である。したがって、研磨ヘッド１は、ウェーハＷの対応する４つの領域、すなわち、中央部、内側中間部、外側中間部、およびエッジ部に対する研磨圧力、およびリテーナリング３２の研磨パッド２の研磨面２ａに対する押圧力を独立に調節することができる。例えば、研磨ヘッド１は、ウェーハＷの表面の異なる領域を異なる研磨圧力で研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付けることができる。したがって、研磨ヘッド１は、ウェーハＷの膜厚プロファイルを制御して、目標とする膜厚プロファイルを達成することができる。

【0031】

さらに、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、ロータリージョイント４０の上流側において、真空ラインＬｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４，Ｌｂ５にそれぞれ連結されている。圧縮空気等の圧縮気体は、気体供給ラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５から気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５を通じて圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅにそれぞれ供給される。真空ラインＬｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４，Ｌｂ５には、真空弁Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５および真空レギュレータＲｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３，Ｒｂ４，Ｒｂ５がそれぞれ取り付けられている。真空弁Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５は、電磁弁、電動弁、またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。一実施形態では、真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５は手動であってもよい。

【0032】

真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５が開かれると、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内の圧縮気体は、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内から、気体移送ラインＦ１～Ｆ５および真空ラインＬｂ１～Ｌｂ５を通じてそれぞれ独立に外部へ排出され、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内に負圧が形成される。真空レギュレータＲｂ１～Ｒｂ５は、圧力室２５Ａ～２５Ｅ内の真空圧力を調節するように構成されている。

【0033】

真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５および真空レギュレータＲｂ１～Ｒｂ５は、動作制御部９に接続されている。真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５および真空レギュレータＲｂ１～Ｒｂ５の動作は、動作制御部９によって制御される。研磨ヘッド１がウェーハＷを保持するときは、弾性膜３４の接触部３５がウェーハＷに接触した状態で、真空弁Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３を開き、圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に真空を形成する。これら圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを形成する接触部３５の部位は上方に窪み、研磨ヘッド１は弾性膜３４の吸盤効果によりウェーハＷを吸着することができる。また、この圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに圧縮気体を供給して吸盤効果を解除すると、研磨ヘッド１はウェーハＷをリリースすることができる。

【0034】

さらに、気体移送ラインＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５は、ロータリージョイント４０の上流側において、大気開放ラインＬｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３，Ｌｃ４，Ｌｃ５にそれぞれ連結されている。大気開放ラインＬｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３，Ｌｃ４，Ｌｃ５には、大気開放弁Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４，Ｖｃ５がそれぞれ取り付けられている。大気開放弁Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４，Ｖｃ５は、電磁弁、電動弁、またはエアオペレート弁などのアクチュエータ駆動型弁である。一実施形態では、大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５は手動であってもよい。大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５が開かれると、圧力室２５Ａ～２５Ｅがそれぞれ独立に大気開放される。大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５は、動作制御部９に接続されている。大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５の動作は、動作制御部９によって制御される。一実施形態では、大気開放ラインＬｃ１～Ｌｃ５および大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５は、設けられていなくてもよい。

【0035】

本実施形態では、気体移送ラインＦ１～Ｆ５を介して圧力室２５Ａ～２５Ｅと連通する気体供給ラインＬａ１～Ｌａ５、真空ラインＬｂ１～Ｌｂ５、および大気開放ラインＬｃ１～Ｌｃ５に、それぞれ気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５、真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５、および大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５が取り付けられている。一実施形態では、これら気体供給弁Ｖａ１～Ｖａ５、真空弁Ｖｂ１～Ｖｂ５、および大気開放弁Ｖｃ１～Ｖｃ５に代えて、三方弁が気体移送ラインＦ１～Ｆ５にそれぞれ取り付けられてもよい。この場合、三方弁を操作することで、気体移送ラインＦ１～Ｆ５を介して圧力室２５Ａ～２５Ｅと連通するラインを、気体供給ラインＬａ１～Ｌａ５、真空ラインＬｂ１～Ｌｂ５、または大気開放ラインＬｃ１～Ｌｃ５のいずれかに切り替えてもよい。

【0036】

図３は、図１に示す研磨ヘッド１にウェーハＷを搬送する搬送装置４４の上面図である。図３に示すように、ウェーハＷは、搬送装置４４によって研磨ヘッド１に搬送される。研磨ヘッド１は、図３の実線で示す研磨位置Ｐ１と点線で示す受け渡し位置Ｐ２との間を移動可能とされている。より具体的には、ヘッドアーム１５が支軸１６を中心に回転することで、研磨ヘッド１は研磨位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間を移動することができる。研磨位置Ｐ１は、研磨パッド２の研磨面２ａの上方にあり、受け渡し位置Ｐ２は、研磨面２ａの外側に位置している。

【0037】

搬送装置４４は、ウェーハＷが載置される搬送ステージ４５と、搬送ステージ４５を上下動させる昇降装置４７と、搬送ステージ４５および昇降装置４７を一体に水平方向に移動させる水平移動装置４９を備えている。研磨されるウェーハＷは、搬送ステージ４５上に置かれ、搬送ステージ４５と共に水平移動装置４９によって受け渡し位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１が受け渡し位置Ｐ２にあるとき、昇降装置４７は搬送ステージ４５を上昇させる。研磨ヘッド１は搬送ステージ４５上のウェーハＷを保持し、ウェーハＷと共に研磨位置Ｐ１に移動する。

【0038】

研磨液供給ノズル５は、回転する研磨パッド２の研磨面２ａに研磨液を供給し、その一方で研磨ヘッド１は、ウェーハＷを回転させながら、ウェーハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付け、ウェーハＷを研磨面２ａに摺接させる。ウェーハＷの下面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により研磨される。

【0039】

ウェーハＷの研磨後、研磨ヘッド１はウェーハＷとともに受け渡し位置Ｐ２に移動する。そして、研磨ヘッド１は、研磨されたウェーハＷを搬送ステージ４５に渡す。搬送ステージ４５は、ウェーハＷを次工程に移動させる。受け渡し位置Ｐ２には、研磨ヘッド１に液体（例えば純水などのリンス液）を供給して研磨ヘッド１を洗浄する洗浄ノズル５３が配置されている。洗浄ノズル５３は、研磨ヘッド１を向いている。ウェーハＷをリリースした研磨ヘッド１は、洗浄ノズル５３から供給される液体によって洗浄される。

【0040】

研磨ヘッド１の洗浄中、次に研磨されるウェーハは、搬送ステージ４５によって研磨ヘッド１の下方の受け取り位置Ｐ２に移動される。研磨ヘッド１の洗浄が終わると、昇降装置４７は、次のウェーハが載置された搬送ステージ４５を上昇させる。そして、洗浄された研磨ヘッド１は、次のウェーハを保持し、研磨位置Ｐ１に移動する。このようにして、複数のウェーハが連続的に研磨される。

【0041】

しかしながら、研磨ヘッド１の洗浄中、次に研磨されるウェーハは研磨ヘッド１の下方の受け取り位置Ｐ２に移動されるため、ウェーハの上面に液体が落下する。ウェーハの上面に存在する液体は、図１４を参照して説明したように、研磨ヘッド１が適切な力をウェーハに加えることを妨げてしまう。１つの解決策は、研磨ヘッド１の洗浄が終了した後に、次のウェーハを受け取り位置Ｐ２に移動させることである。しかしながら、このような動作は研磨装置のスループットを低下させてしまう。

【0042】

さらに、研磨ヘッド１が次のウェーハを保持するために、前述した弾性膜３４の吸盤効果によってウェーハを吸着するときに、ウェーハの上面と研磨ヘッド１の弾性膜３４との間に、空気などの気体が存在することがある。ウェーハの上面に存在する気体も、図１４を参照して説明したように、研磨ヘッド１が適切な力をウェーハに加えることを妨げてしまう。

【0043】

そこで、本実施形態では、次のようにしてウェーハの上面から流体を流出させる。図４は、ウェーハＷの上面に流体Ｑが存在している様子を示す模式図である。図４では、研磨ヘッド１の詳細な構成の図示は省略されている。研磨すべきウェーハＷを保持した研磨ヘッド１は、上下動機構１８により、研磨パッド２の研磨面２ａ上にタッチダウンされる。研磨ヘッド１は、研磨面２ａ上にタッチダウンされると、ウェーハＷを吸着するために圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に形成されていた負圧を解消する。図４は、研磨ヘッド１の圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に形成されていた負圧が解消され、ウェーハＷの上面、すなわちウェーハＷと弾性膜３４との間に流体Ｑが存在している様子を示している。

【0044】

本実施形態では、ウェーハＷの研磨前に、研磨ヘッド１の弾性膜３４により形成された複数の圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の圧力を順次変化させて、ウェーハＷの上面に存在している流体Ｑを外側に移動させ、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させる。図５乃至図８は、研磨ヘッド１の弾性膜３４がウェーハＷの上面に存在している流体Ｑを外側に移動させて、ウェーハＷの上面に存在している流体Ｑを流出させる様子を示す模式図である。図９は、本実施形態における複数の圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の圧力と時間の関係を示すグラフである。図９において、実線は、圧力室２５Ａ内の圧力の経時変化を示し、太線は、圧力室２５Ｂ内の圧力の経時変化を示し、破線は、圧力室２５Ｃ内の圧力の経時変化を示し、一点鎖線は、圧力室２５Ｄ内の圧力の経時変化を示している。

【0045】

まず、図５に示すように、研磨ヘッド１の中央に位置する圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ａの外側に位置する圧力室２５Ｂ内に負圧を形成する。圧力室２５Ｂは、圧力室２５Ａに隣接している。この圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することは、図９に示す時間Ｔ１の間に行われる。図９に示すように、圧力室２５Ａ内に正圧の形成を開始するタイミングと、圧力室２５Ｂ内に負圧の形成を開始するタイミングは同じである。時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１まで上げ、その後、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１に維持する。時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げ、その後、圧力室２５Ｂ内の負圧を解消する。

【0046】

より具体的には、時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ１（図２参照）に指令を発して、気体供給弁Ｖａ１を開き、気体移送ラインＦ１を介して気体供給ラインＬａ１と圧力室２５Ａを連通させ、圧力レギュレータＲａ１（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ａ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１まで上げる。その後、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１に維持する。時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２（図２参照）に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して真空ラインＬｂ２と圧力室２５Ｂを連通させ、真空レギュレータＲｂ２（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ２（図２参照）に指令を発して、気体供給弁Ｖａ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して気体供給ラインＬａ２と圧力室２５Ｂを連通させ、圧力レギュレータＲａ２（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｂ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｂ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。

【0047】

図５に示すように、圧力室２５Ａ内に正圧を形成することにより、圧力室２５Ａを形成する弾性膜３４の中央部は、ウェーハＷの上面の中央部に接触する。圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｂを形成する部分は、上方に引き上げられ、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に隙間が形成される。特に、圧力室２５Ｂ内に負圧が形成されるに伴い、圧力室２５Ａと圧力室２５Ｂとの間の内壁部３６ａが上方に持ち上がり、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ａとの間に存在する流体Ｑは外側に流れることができる。このように、時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４の中央部が、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ａとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間の隙間に移動させる。圧力室２５Ａ内の正圧は維持されるので、外側に移動した流体Ｑは、圧力室２５Ａに向かって戻ることなく、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に留まる。流体Ｑは、さらに外側に移動してもよく、ウェーハＷの上面から流出してもよい。

【0048】

次に、図６に示すように、研磨ヘッド１の圧力室２５Ａ内に正圧を形成したまま、圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、圧力室２５Ｂの外側に位置する圧力室２５Ｃ内に負圧を形成する。圧力室２５Ｃは、圧力室２５Ｂに隣接している。この圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｃ内に負圧を形成することは、図９に示す時間Ｔ２の間に行われる。図９に示すように、圧力室２５Ｂ内に正圧の形成を開始するタイミングと、圧力室２５Ｃ内に負圧の形成を開始するタイミングは同じである。時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２まで上げ、その後、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２に維持する。時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げ、その後、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消する。

【0049】

より具体的には、時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、圧力レギュレータＲａ２に指令を発して、圧力室２５Ｂ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２まで上げる。その後、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２に維持する。時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３（図２参照）に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して真空ラインＬｂ３と圧力室２５Ｃを連通させ、真空レギュレータＲｂ３（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ３（図２参照）に指令を発して、気体供給弁Ｖａ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して気体供給ラインＬａ３と圧力室２５Ｃを連通させ、圧力レギュレータＲａ３（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｃ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。

【0050】

図６に示すように、圧力室２５Ｂ内に正圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｂを形成する部分は、ウェーハＷの上面に接触する。圧力室２５Ｃ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｃを形成する部分は、上方に引き上げられ、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間に隙間が形成される。特に、圧力室２５Ｃ内に負圧が形成されるに伴い、圧力室２５Ｂと圧力室２５Ｃとの間の内壁部３６ｂが上方に持ち上がり、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に存在する流体Ｑは外側に流れることができる。このように、時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｃ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｂを形成する部分が、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間の隙間に移動させる。圧力室２５Ｂ内の正圧は維持されるので、外側に移動した流体Ｑは、圧力室２５Ｂに向かって戻ることなく、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間に留まる。流体Ｑは、さらに外側に移動してもよく、ウェーハＷの上面から流出してもよい。

【0051】

次に、図７に示すように、研磨ヘッド１の圧力室２５Ａ，２５Ｂ内に正圧を形成したまま、圧力室２５Ｃ内に正圧を形成し、圧力室２５Ｃの外側に位置する圧力室２５Ｄ内に負圧を形成する。圧力室２５Ｄは、圧力室２５Ｃに隣接している。この圧力室２５Ｃ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｄ内に負圧を形成することは、図９に示す時間Ｔ３の間に行われる。図９に示すように、圧力室２５Ｃ内に正圧の形成を開始するタイミングと、圧力室２５Ｄ内に負圧の形成を開始するタイミングは同じである。時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３まで上げ、その後、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３に維持する。時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げ、その後、圧力室２５Ｄ内の負圧を解消する。

【0052】

より具体的には、時間Ｔ３の間に、動作制御部９は、圧力レギュレータＲａ３に指令を発して、圧力室２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３まで上げる。その後、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３に維持する。時間Ｔ３の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４（図２参照）に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して真空ラインＬｂ４と圧力室２５Ｄを連通させ、真空レギュレータＲｂ４（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ４（図２参照）に指令を発して、気体供給弁Ｖａ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して気体供給ラインＬａ４と圧力室２５Ｄを連通させ、圧力レギュレータＲａ４（図２参照）に指令を発して、圧力室２５Ｄ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｄ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。

【0053】

図７に示すように、圧力室２５Ｃ内に正圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｃを形成する部分は、ウェーハＷの上面に接触する。圧力室２５Ｄ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｄを形成する部分は、上方に引き上げられ、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間に隙間が形成される。特に、圧力室２５Ｄ内に負圧が形成されるに伴い、圧力室２５Ｃと圧力室２５Ｄとの間の内壁部３６ｃが上方に持ち上がり、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間に存在する流体Ｑは外側に流れることができる。このように、時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｃ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｄ内に負圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｃを形成する部分が、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間に移動させる。圧力室２５Ｃ内の正圧は維持されるので、外側に移動した流体Ｑは、圧力室２５Ｃに向かって戻ることなく、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間に留まる。流体Ｑは、さらに外側に移動してもよく、ウェーハＷの上面から流出してもよい。

【0054】

次に、図８に示すように、研磨ヘッド１の圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ内に正圧を形成したまま、圧力室２５Ｄ内に正圧を形成する。この圧力室２５Ｄ内に正圧を形成することは、図９に示す時間Ｔ４の間に行われる。図９に示すように、時間Ｔ４の間に、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４まで上げ、その後、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４に維持する。より具体的には、時間Ｔ４の間に、動作制御部９は、圧力レギュレータＲａ４に指令を発して、圧力室２５Ｄ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４まで上げる。その後、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４に維持する。

【0055】

図８に示すように、最も外側の圧力室である圧力室２５Ｄ内に正圧を形成することにより、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｄを形成する部分は、ウェーハＷの上面に接触する。したがって、時間Ｔ４の間に、弾性膜３４のうち圧力室２５Ｄを形成する部分が、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させる。

【0056】

本実施形態では、隣接する圧力室２５Ａ，２５Ｂのうちの内側の圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑを外側に移動させることができる。この動作をさらに外側で隣接する圧力室２５Ｂ，２５Ｃ、およびさらに外側で隣接する圧力室２５Ｃ，２５Ｄにおいて順次行うことで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑをさらに外側に移動させる。さらに、最も外側に位置する圧力室２５Ｄ内に正圧を形成することで、ウェーハＷの上面から流体を流出させることができる。

【0057】

本実施形態によれば、研磨ヘッド１は、弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に流体Ｑが実質的に存在しない状態で、ウェーハＷを保持することができる。その後、ウェーハＷの研磨条件に応じて、圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の圧力を制御しつつ、研磨ヘッド１の弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨面２ａに押し付けて、ウェーハＷの下面を研磨する。弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に流体Ｑが実質的に存在しない状態で、弾性膜３４でウェーハＷの下面を研磨面２ａに押し付けることにより、意図する力をウェーハＷに加えることができる。結果的に、研磨ヘッド１はウェーハＷの所望の膜厚プロファイルを達成することができる。弾性膜３４とウェーハＷの上面との間に流体Ｑが実質的に存在しない状態とは、流体Ｑが全く存在しない状態のみならず、研磨ヘッド１の圧力室２５Ａ～２５Ｄが、対応するウェーハＷの複数の領域に対して、適切な力を加えることができる程度に流体Ｑが流出した状態を含む。

【0058】

本実施形態では、正圧設定値ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４は同じ圧力値であるが、正圧設定値ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３，ＰＳ４は、異なる正の圧力値であってもよい。本実施形態では、負圧設定値ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３は同じ圧力値であるが、負圧設定値ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３は、異なる負の圧力値であってもよい。

【0059】

本実施形態では、時間Ｔ１～Ｔ４の長さは同じであるが、時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の長さは、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑを外側に移動させ、ウェーハＷの上面から流体を流出させることができる限り、本実施形態に限らない。時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４の長さは、圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の体積、気体供給ラインＬａ１～Ｌａ４から供給される圧縮気体の流量、真空ラインＬｂ１～Ｌｂ４に排出される圧縮気体の流量などに基づいて、調整されてもよい。

【0060】

本実施形態では、初めに、隣接する圧力室２５Ａ，２５Ｂのうちの内側の圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑを外側に移動させたが、この動作を開始する隣接する２つの圧力室は、圧力室２５Ａ，２５Ｂに限定されない。一実施形態では、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ａとの間に流体Ｑが存在せず、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に流体Ｑが存在している場合、初めに、隣接する圧力室２５Ｂ，２５Ｃのうちの内側の圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室２５Ｃ内に負圧を形成することで、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に存在する流体Ｑを外側に移動させてもよい。この場合、圧力室２５Ａ内には予め正圧が形成されている。この動作をさらに外側で隣接する圧力室２５Ｃ，２５Ｄにおいて順次行うことで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑをさらに外側に移動させる。さらに、最も外側に位置する圧力室２５Ｄ内に正圧を形成することで、ウェーハＷの上面から流体を流出させることができる。このように、動作を開始する隣接する２つの圧力室は、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑの位置に応じて、適宜変更されてもよい。

【0061】

一実施形態では、弾性膜３４は３つの圧力室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを形成しており、最も外側に位置する圧力室が圧力室２５Ｃであってもよい。この場合、隣接する圧力室２５Ａ，２５Ｂのうちの内側の圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑを外側に移動させ、その後、さらに外側で隣接する圧力室２５Ｂ，２５Ｃのうちの内側の圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、かつ外側の圧力室２５Ｃ内に負圧を形成することで、ウェーハＷの上面に存在する流体Ｑをさらに外側に移動させ、さらに、最も外側に位置する圧力室２５Ｃ内に正圧を形成することで、ウェーハＷの上面から流体を流出させてもよい。

【0062】

図１０は、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させる方法の他の実施形態に係る複数の圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の圧力と時間の関係を示すグラフである。特に説明しない本実施形態の詳細は、上述した実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１，ＮＳ２，ＮＳ３まで下げた後、圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄを大気開放することにより、圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内の負圧を解消する。

【0063】

時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ａ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げ、その後、圧力室２５Ｂを大気開放する。圧力室２５Ａ内に正圧を形成する動作は、図５乃至図９を参照して説明した実施形態と同様である。より具体的には、時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して真空ラインＬｂ２と圧力室２５Ｂを連通させ、真空レギュレータＲｂ２に指令を発して、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を閉じる。さらに、大気開放弁Ｖｃ２（図２参照）に指令を発して、大気開放弁Ｖｃ２を開いて圧力室２５Ｂを大気開放する。

【0064】

さらに、時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｂ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げ、その後、圧力室２５Ｃを大気開放する。圧力室２５Ｂ内に正圧を形成する動作は、図５乃至図９を参照して説明した実施形態と同様である。より具体的には、時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して真空ラインＬｂ３と圧力室２５Ｃを連通させ、真空レギュレータＲｂ３に指令を発して、圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を閉じる。さらに、大気開放弁Ｖｃ３（図２参照）に指令を発して、大気開放弁Ｖｃ３を開いて圧力室２５Ｃを大気開放する。

【0065】

さらに、時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｃ内に正圧を形成し、かつ圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げ、その後、圧力室２５Ｄを大気開放する。圧力室２５Ｃ内に正圧を形成する動作は、図５乃至図９を参照して説明した実施形態と同様である。より具体的には、時間Ｔ３の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して真空ラインＬｂ４と圧力室２５Ｄを連通させ、真空レギュレータＲｂ４に指令を発して、圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げる。その後、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を閉じる。さらに、大気開放弁Ｖｃ４（図２参照）に指令を発して、大気開放弁Ｖｃ４を開いて圧力室２５Ｄを大気開放する。

【0066】

さらに、時間Ｔ４の間に、圧力室２５Ｄ内に正圧を形成する。圧力室２５Ｄ内に正圧を形成する動作は、図５乃至図９を参照して説明した実施形態と同様である。

【0067】

大気開放による圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内の負圧の解消は、圧縮気体を供給することによる圧力室２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ内の負圧の解消よりも、短時間で行うことができる。上述した実施形態では、図９に示すように、圧力室２５Ｂ内に圧縮気体を供給して、圧力室２５Ｂ内の負圧を解消する場合、時間Ａ１を要する。これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、圧力室２５Ｂを大気開放して、圧力室２５Ｂ内の負圧を解消する場合、時間Ａ１よりも短い時間Ｂ１で行うことができる。

【0068】

圧力室２５Ｃにおいても同様に、圧力室２５Ｃを大気開放して、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消するのに要する時間Ｂ２（図１０参照）は、圧力室２５Ｃ内に圧縮気体を供給して、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消するのに要する時間Ａ２（図９参照）よりも短い。圧力室２５Ｄにおいても同様に、圧力室２５Ｄを大気開放して、圧力室２５Ｄ内の負圧を解消するのに要する時間Ｂ３（図１０参照）は、圧力室２５Ｄ内に圧縮気体を供給して、圧力室２５Ｄ内の負圧を解消するのに要する時間Ａ３（図９参照）よりも短い。

【0069】

本実施形態によれば、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消するのに要する時間Ａ１，Ａ２，Ａ３を時間Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に短縮することができるため、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させるのに要する全体の時間を短縮することができる。

【0070】

図１１は、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させる方法のさらに他の実施形態に係る複数の圧力室２５Ａ～２５Ｄ内の圧力と時間の関係を示すグラフである。特に説明しない本実施形態の詳細は、図５乃至図９を参照して説明した実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、隣接する圧力室のうちの外側の圧力室内に負圧の形成を開始するタイミングは、内側の圧力室内に正圧の形成を開始するタイミングよりも前である。

【0071】

図１１に示すように、本実施形態では、圧力室２５Ｂ内に負圧の形成を開始するタイミングは、圧力室２５Ａ内に正圧の形成を開始するタイミングよりも前である。具体的には、時間Ｔ０の間に、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げる。その後、時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ｂ内の負圧を解消するとともに、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１まで上げる。その後、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１に維持する。したがって、時間Ｔ１の間に、研磨ヘッド１の中央に位置する圧力室２５Ａ内に正圧が形成され、かつ圧力室２５Ａの外側に位置する圧力室２５Ｂ内に負圧が形成される。

【0072】

より具体的には、時間Ｔ０の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して真空ラインＬｂ２と圧力室２５Ｂを連通させ、真空レギュレータＲｂ２に指令を発して、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げる。その後、時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ２に指令を発して、真空弁Ｖｂ２を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ２に指令を発して、気体供給弁Ｖａ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して気体供給ラインＬａ２と圧力室２５Ｂを連通させ、圧力レギュレータＲａ２に指令を発して、圧力室２５Ｂ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｂ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ１に指令を発して、気体供給弁Ｖａ１を開き、気体移送ラインＦ１を介して気体供給ラインＬａ１と圧力室２５Ａを連通させ、圧力レギュレータＲａ１に指令を発して、圧力室２５Ａ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１まで上げる。その後、圧力室２５Ａ内の圧力を正圧設定値ＰＳ１に維持する。

【0073】

本実施形態では、時間Ｔ１において、圧力室２５Ｂ内の負圧を解消している間に、圧力室２５Ａ内に正圧を形成する。圧力室２５Ｂ内の負圧を解消している間も、圧力室２５Ｂ内は負圧であるので、時間Ｔ１の間に、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ａとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間の隙間に移動させることができる（図５参照）。

【0074】

さらに、本実施形態では、圧力室２５Ｃ内に負圧の形成を開始するタイミングは、圧力室２５Ｂ内に正圧の形成を開始するタイミングよりも前である。具体的には、時間Ｔ１の間に、圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げる。その後、時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消するとともに、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２まで上げる。その後、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２に維持する。したがって、時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｂ内に正圧が形成され、かつ圧力室２５Ｂの外側に位置する圧力室２５Ｃ内に負圧が形成される。

【0075】

より具体的には、時間Ｔ１の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して真空ラインＬｂ３と圧力室２５Ｃを連通させ、真空レギュレータＲｂ３に指令を発して、圧力室２５Ｃ内の圧力を負圧設定値ＮＳ２まで下げる。その後、時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ３に指令を発して、真空弁Ｖｂ３を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ３に指令を発して、気体供給弁Ｖａ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して気体供給ラインＬａ３と圧力室２５Ｃを連通させ、圧力レギュレータＲａ３に指令を発して、圧力室２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｃ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ２に指令を発して、気体供給弁Ｖａ２を開き、気体移送ラインＦ２を介して気体供給ラインＬａ２と圧力室２５Ｂを連通させ、圧力レギュレータＲａ２に指令を発して、圧力室２５Ｂ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２まで上げる。その後、圧力室２５Ｂ内の圧力を正圧設定値ＰＳ２に維持する。

【0076】

本実施形態では、時間Ｔ２において、圧力室２５Ｃ内の負圧を解消している間に、圧力室２５Ｂ内に正圧を形成する。圧力室２５Ｃ内の負圧を解消している間も、圧力室２５Ｃ内は負圧であるので、時間Ｔ２の間に、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｂとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間の隙間に移動させることができる（図６参照）。

【0077】

さらに、本実施形態では、圧力室２５Ｄ内に負圧の形成を開始するタイミングは、圧力室２５Ｃ内に正圧の形成を開始するタイミングよりも前である。具体的には、時間Ｔ２の間に、圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げる。その後、時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｄ内の負圧を解消するとともに、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３まで上げる。その後、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３に維持する。したがって、時間Ｔ３の間に、圧力室２５Ｃ内に正圧が形成され、かつ圧力室２５Ｃの外側に位置する圧力室２５Ｄ内に負圧が形成される。

【0078】

より具体的には、時間Ｔ２の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して真空ラインＬｂ４と圧力室２５Ｄを連通させ、真空レギュレータＲｂ４に指令を発して、圧力室２５Ｄ内の圧力を負圧設定値ＮＳ３まで下げる。その後、時間Ｔ３の間に、動作制御部９は、真空弁Ｖｂ４に指令を発して、真空弁Ｖｂ４を閉じる。さらに、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ４に指令を発して、気体供給弁Ｖａ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して気体供給ラインＬａ４と圧力室２５Ｄを連通させ、圧力レギュレータＲａ４に指令を発して、圧力室２５Ｄ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｄ内の圧力を大気圧まで上げて負圧を解消する。時間Ｔ３の間に、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ３に指令を発して、気体供給弁Ｖａ３を開き、気体移送ラインＦ３を介して気体供給ラインＬａ３と圧力室２５Ｃを連通させ、圧力レギュレータＲａ３に指令を発して、圧力室２５Ｃ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３まで上げる。その後、圧力室２５Ｃ内の圧力を正圧設定値ＰＳ３に維持する。

【0079】

本実施形態では、時間Ｔ３において、圧力室２５Ｄ内の負圧を解消している間に、圧力室２５Ｃ内に正圧を形成する。圧力室２５Ｄ内の負圧を解消している間も、圧力室２５Ｄ内は負圧であるので、時間Ｔ３の間に、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｃとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間の隙間に移動させることができる（図７参照）。

【0080】

さらに、本実施形態では、時間Ｔ４の間に、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４まで上げる。その後、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４に維持する。時間Ｔ４の間に、動作制御部９は、気体供給弁Ｖａ４に指令を発して、気体供給弁Ｖａ４を開き、気体移送ラインＦ４を介して気体供給ラインＬａ４と圧力室２５Ｄを連通させ、圧力レギュレータＲａ４に指令を発して、圧力室２５Ｄ内に圧縮気体を供給し、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４まで上げる。その後、圧力室２５Ｄ内の圧力を正圧設定値ＰＳ４に維持する。

【0081】

本実施形態では、時間Ｔ４において、圧力室２５Ｄ内に正圧を形成することにより、ウェーハＷの上面と圧力室２５Ｄとの間に存在する流体Ｑを外側に押し出して、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させることができる（図８参照）。

【0082】

本実施形態によれば、隣接する圧力室のうちの外側の圧力室内に負圧の形成を開始するタイミングを、内側の圧力室内に正圧の形成を開始するタイミングよりも前にすることで、図５乃至図９を参照して説明した実施形態よりも、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させるのに要する全体の時間を短縮することができる。

【0083】

一実施形態では、時間Ｔ０において、圧力室２５Ｂ内の圧力を負圧設定値ＮＳ１まで下げることは、研磨ヘッド１が研磨パッド２の研磨面２ａ上にタッチダウンする前に、ウェーハＷを吸着保持するために圧力室２５Ｂ内に負圧を形成することであってもよい。この場合、研磨ヘッド１が研磨面２ａ上にタッチダウンした後に、図１１の時間Ｔ１に示すように、圧力室２５Ａ内に正圧の形成を開始し、圧力室２５Ｂ内の負圧の解消を開始してもよい。これにより、ウェーハＷの上面から流体Ｑを流出させるのに要する全体の時間をさらに短縮することができる。

【0084】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0085】

１ 研磨ヘッド
２ 研磨パッド
２ａ 研磨面
３ 研磨テーブル
５ 研磨液供給ノズル
６ テーブルモータ
９ 動作制御部
９ａ 記憶装置
９ｂ 演算装置
１１ 研磨ヘッドシャフト
１５ ヘッドアーム
１６ 支軸
１８ 上下動機構
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ 圧力室
３１ キャリア
３２ リテーナリング
３４ 弾性膜
３５ 接触部
３５ａ 接触面
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 内壁部
３６ｄ 外壁部
３７ メンブレン（ローリングダイヤフラム）
４０ ロータリージョイント
４４ 搬送装置
４５ 搬送ステージ
４７ 昇降装置
４９ 水平移動装置
５３ 洗浄ノズル
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ 気体移送ライン
Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３，Ｌａ４，Ｌａ５ 気体供給ライン
Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，Ｖａ４，Ｖａ５ 気体供給弁
Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３，Ｒａ４，Ｒａ５ 圧力レギュレータ
Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３，Ｌｂ４，Ｌｂ５ 真空ライン
Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５ 真空弁
Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３，Ｒｂ４，Ｒｂ５ 真空レギュレータ
Ｌｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３，Ｌｃ４，Ｌｃ５ 大気開放ライン
Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４，Ｖｃ５ 大気開放弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】