特許 7443169 基板処理装置、基板処理方法、および基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】基板処理装置、基板処理方法、および基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240227BHJP

   B24B 37/32 20120101ALI20240227BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20240227BHJP

   B24B 49/08 20060101ALI20240227BHJP

   B24B 49/16 20060101ALI20240227BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622G

B24B37/32 Z

B24B37/005 Z

B24B49/08

B24B49/16

B24B49/12

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020111535

(22)【出願日】2020-06-29

(65)【公開番号】P2022010795

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2022-10-20

(73)【特許権者】

【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】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】三ツ谷 隆

(72)【発明者】

【氏名】眞継 阿沙葵

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 歩

【審査官】井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６２７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９６４５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／３２

Ｂ２４Ｂ ３７／００５

Ｂ２４Ｂ ４９／０８

Ｂ２４Ｂ ４９／１６

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる研磨テーブルと、
基板を保持して研磨パッドに押圧するための研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材と、
前記リテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室と、
前記研磨ヘッドを保持して旋回させるためのアームと、
前記アームの旋回トルクに基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出器と、
前記アームの旋回トルクに相関する物理量を検出するためのアームトルク検出器と、を含み、
前記スリップアウト検出器は、前記アームトルク検出器によって検出された物理量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成され、
前記アームの旋回速度を検出するための速度検出器をさらに含み、
前記スリップアウト検出器は、前記速度検出器によって検出された速度に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止するように構成される、
基板処理装置。

【請求項2】

前記スリップアウト検出器は、前記アームトルク検出器によって検出された物理量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記アームトルク検出器は、前記アームを旋回させるための電動機の駆動電流を検出する電流計である、
請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記スリップアウト検出器は、前記速度検出器によって検出された速度が予め設定され
た閾値未満である場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止するように構成される、
請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる研磨テーブルと、
基板を保持して研磨パッドに押圧するための研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材と、
前記リテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室と、
前記研磨ヘッドを保持して旋回させるためのアームと、
前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出器と、
前記リテーナ部材加圧室に流体を供給するための供給源と、
前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量を検出するための流量検出器と、を含み、
前記スリップアウト検出器は、前記流量検出器によって検出された流量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、
基板処理装置。

【請求項6】

前記スリップアウト検出器は、前記流量検出器によって検出された流体の流量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、
請求項５に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記研磨ヘッドの研磨パッドに対する高さ、前記研磨ヘッドに形成された複数の基板加圧室の圧力、前記リテーナ部材加圧室の圧力、前記研磨テーブルの回転数、前記研磨ヘッドの回転数、または、前記アームの旋回速度、の少なくとも１つの設定値を変更するための設定変更指令が発せられたことを検出する設定変更検出器をさらに含み、
前記スリップアウト検出器は、前記設定変更検出器によって前記設定変更指令が発せられたことを検出した場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を所定時間停止するように構成される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる研磨テーブルと、
基板を保持して研磨パッドに押圧するための研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材と、
前記リテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室と、
前記研磨ヘッドを保持して旋回させるためのアームと、
前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出器と、
研磨パッドに対して光を発射するための光発射部材および研磨パッドから反射した光を受光するための光受光部材とを含み、
前記スリップアウト検出器は、前記光受光部材によって受光された反射光の光量または色の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、
基板処理装置。

【請求項9】

研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、
前記研磨ヘッドを旋回させるためのアームの旋回トルクに基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、
を含み、
前記スリップアウト検出ステップは、前記研磨テーブルの回転トルクに相関する物理量の変化、または、前記研磨ヘッドの回転トルクに相関する物理量の変化、に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出し、
前記スリップアウト検出ステップは、前記アームの旋回速度が予め設定された閾値未満である場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止する、
基板処理方法。

【請求項10】

前記スリップアウト検出ステップは、前記アームの旋回トルクに相関する物理量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、
請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、
前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、
を含み、
前記スリップアウト検出ステップは、前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、
基板処理方法。

【請求項12】

前記スリップアウト検出ステップは、前記研磨ヘッドの研磨パッドに対する高さ、前記研磨ヘッドに形成された複数の基板加圧室の圧力、リテーナ部材加圧室の圧力、前記研磨テーブルの回転数、前記研磨ヘッドの回転数、または、アームの旋回速度、の少なくとも１つの設定値を変更するための設定変更指令が発せられたら、スリップアウト検出を所定時間停止するように構成される、
請求項９から１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項13】

研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、
前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、
を含み、
前記スリップアウト検出ステップは、研磨パッドに対して発射した光の反射光の光量または色の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、
基板処理方法。

【請求項14】

研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、
前記研磨ヘッドを旋回させるためのアームの旋回トルクに基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、を含み、
前記スリップアウト検出ステップは、前記研磨テーブルの回転トルクに相関する物理量の変化、または、前記研磨ヘッドの回転トルクに相関する物理量の変化、に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出し、
前記スリップアウト検出ステップは、前記アームの旋回速度が予め設定された閾値未満である場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止する、
基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、基板処理装置、基板処理方法、および基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体加工工程において用いられる基板処理装置の一種にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）装置が存在する。ＣＭＰ装置は、基板の被研磨面が向
いている方向によって「フェースアップ式（基板の被研磨面が上向きの方式）」と「フェースダウン式（基板の被研磨面が下向きの方式）」に大別され得る。

【0003】

フェースダウン式の化学機械研磨装置は、基板を保持する研磨ヘッドと、研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、を含み、研磨ヘッドおよび研磨テーブルを回転させながら基板を研磨パッドに押圧することによって基板を研磨するように構成される。ここで、基板を研磨している際に研磨ヘッドから基板が外れて研磨ヘッドの外側に飛び出すことがある。

【0004】

これに対して、例えば特許文献１には、研磨ヘッドまたは研磨テーブルの回転駆動電流を測定することによって基板の飛び出しを検出することが開示されている。また、特許文献２には、基板の背面に供給する流体の圧力または流量を測定することによって基板の飛び出しを検出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－９６４５５号公報

【文献】特開平１０－２３０４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示されている技術は、研磨ヘッドから基板が飛び出したら、基板と研磨パッドとの間の摩擦抵抗が変化し、この摩擦抵抗の変化が研磨ヘッドまたは研磨テーブルの回転駆動電流値に比例することから、この電流値の変化に基づいて基板の飛び出しを検出するものである。また、特許文献２に開示されている技術は、研磨ヘッドから基板が飛び出したら、基板の背面に供給する流体の圧力／流量が変化することから、この流体の圧力／流量の変化に基づいて基板の飛び出しを検出するものである。

【0007】

しかしながら、特許文献１、２に記載されている技術には、基板の飛び出し検出の精度を向上させる余地が残されている。すなわち、研磨ヘッドおよび研磨テーブルは、研磨パッドを介して基板を挟んで押圧しながら研磨する部材である。したがって、研磨ヘッドおよび研磨テーブルは基板の研磨に起因する振動を直接受け、この振動が研磨ヘッドおよび研磨テーブルの回転駆動電流値、または基板の背面に供給する流体の圧力／流量にノイズとして反映される。その結果、特許文献１、２に記載されている技術は、ノイズに起因する回転駆動電流値の変化、またはノイズに起因する基板の背面に供給する流体の圧力／流量の変化を基板の飛び出しと誤検出するおそれがある。

【0008】

そこで、本願は、研磨ヘッドからの基板の飛び出し検出の精度を向上させることを１つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一実施形態によれば、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる研磨テーブルと、基板を保持して研磨パッドに押圧するための研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材と、前記リテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室と、前記研磨ヘッドを保持して旋回させるためのアームと、前記アームの旋回トルクに基づいて、または、前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出器と、を含む、基板処理装置が開示される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧する研磨ヘッドの模式的な断面図である。

【図4】アームの駆動電流と基板のスリップアウトとの関係を示す図である。

【図5】基板のスリップアウト時のリテーナ部材加圧室の状態を模式的に示す図である。

【図6】リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量と基板のスリップアウトとの関係を示す図である。

【図7】本実施形態の基板処理方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る基板処理装置、基板処理方法、および基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体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。

【0012】

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

【0013】

＜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。

【0014】

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。

【0015】

＜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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

＜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。

【0019】

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。

【0020】

＜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。

【0021】

＜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。

【0022】

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研磨ヘッド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３５９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。研磨テーブル回転モータ３５９には、研磨テーブル３５０の回転トルクに相関する物理量を検出するための研磨テーブルトルク検出器として、研磨テーブル回転モー
タ３５９の駆動電流を計測可能な研磨テーブル電流計３５９´が設けられている。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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

研磨ヘッド３０２は、研磨ヘッドシャフト１８に接続されており、この研磨ヘッドシャフト１８は、上下動機構３１９によりアーム３６０に対して上下動するようになっている。この研磨ヘッドシャフト１８の上下動により、アーム３６０に対して研磨ヘッド３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。研磨ヘッドシャフト１８は、研磨ヘッド回転モータ３０４の駆動により回転するようになっている。研磨ヘッド回転モータ３０４には、研磨ヘッド３０２の回転トルクに相関する物理量を検出するための研磨ヘッドトルク検出器として、研磨ヘッド回転モータ３０４の駆動電流を計測可能な研磨ヘッド電流計３０４´が設けられている。研磨ヘッドシャフト１８の回転により、研磨ヘッド３０２が研磨ヘッドシャフト１８を中心にして回転するようになっている。研磨ヘッド３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。研磨ヘッドシャフト１８の上端にはロータリージョイント３２３が取り付けられている。

【0026】

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。アーム３６０は、支軸３６２を介してその下方に配置されるアーム回転モータ３６４に連結されており、支軸３６２周りに回転可能になっている。アーム回転モータ３６４には、アーム３６０の旋回トルク（回転トルク）に相関する物理量を検出するためのアームトルク検出器として、アーム回転モータ３６４の駆動電流を計測可能なアーム電流計３６４´が設けられている。アーム回転モータ３６４がサーボモータである場合には、アーム回転モータ３６４がアームトルク検出器となる。研磨ヘッド３０２は、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。研磨ヘッドシャフト１８を下降させることで、研磨ヘッド３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、研磨ヘッド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に押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、研磨ヘッド３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。

【0027】

研磨ヘッドシャフト１８および研磨ヘッド３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介して研磨ヘッドシャフト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を介してアーム３６０に固定されている。

【0028】

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。研磨ヘッドシャフト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、これにより研磨ヘッドシャフト１８および研磨ヘッド３０２が上下動する。研磨ユニット３００は、サーボモータ３８から受信したデータに基づいて研磨ヘッド３０２の高さ位置を算出することができる。研磨ヘッド３０２の高さ位置の算出は、例えば、研磨パッド３５２の厚さの変化に関わらず研磨ヘッド３０２と研磨パッド３５２との距離を一定に維持するために、研磨パッド３５２の表面の高さを検出する工程で用いられる。この工程は、研磨ヘッド３０２を下降させながらサーボモータ３８のエンコーダにより回転数を積算し、研磨ヘッド３０２の下面が研磨パッド３５２の表面に接触したときのサーボモータ３８のエンコーダの積算値から研磨ヘッド３０２の下降距離（高さ位置）を算出することによって行われる。なお、サーボモータ３８をはじめとする研磨ユニット内の各機器は、制御装置９００により制御されるように構成される。

【0029】

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。図２に示すように、ドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１を昇降駆動するためのエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持するアーム５５とを備えている。ドレッサ５０の下部にはドレッシング部材５０ａが保持されており、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電着している。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はアーム５５に固定されている。

【0030】

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、研磨パッド３５２に対向して配置され、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。

【0031】

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。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに摺接させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。

【0032】

次に、一実施形態による研磨ユニット３００における研磨ヘッド３０２について説明する。図３は、一実施形態による、研磨対象物である基板を保持して研磨パッド上の研磨面に基板を押圧する研磨ヘッド３０２の模式的な断面図である。図３おいては、研磨ヘッド３０２を構成する主要構成要素だけを模式的に図示している。

【0033】

図３に示されるように、研磨ヘッド３０２は、基板ＷＦを研磨面３５２ａに対して押圧する研磨ヘッド本体２と、研磨ヘッド３０２の周囲を囲んで設けられ、研磨面３５２ａを
直接押圧するリテーナ部材３とを有する。研磨ヘッド本体２は概略四角形の平板状の部材からなり、リテーナ部材３は研磨ヘッド本体２の外周部に取り付けられている。研磨ヘッド本体２の下面には、基板の裏面に接触する弾性膜（メンブレン）４が取り付けられている。一実施形態において、弾性膜（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る。

【0034】

弾性膜（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、弾性膜４の上面と研磨ヘッド本体２の下面との間に円形状のセンター室５、センター室５を囲う四角の枠状のリプル室６、リプル室６を囲う四角の枠状の中間室７、中間室７を囲う四角の枠状のアウター室８、アウター室８を囲う四角の枠状のエッジ室９が形成されている。すなわち、研磨ヘッド本体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、中間室７、アウター室８、エッジ室９が形成されている。図３に示されるように、研磨ヘッド本体２内には、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、中間室７に連通する流路１３、アウター室８に連通する流路１４、エッジ室９に連通する流路１５がそれぞれ形成されている。そして、流路１１、流路１２、流路１３、流路１４、および流路１５は、ロータリージョイント３２３を介して流路２１、２２、２３、２４、２５にそれぞれ接続されている。そして、流路２１，２２，２３，２４，２５は、それぞれバルブＶ１－１，Ｖ２－１，Ｖ３－１，Ｖ４－１，Ｖ５－１および圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を介して流体供給源３０に接続されている。また、流路２１，２２，２３，２４，２５は、それぞれバルブＶ１－２，Ｖ２－２，Ｖ３－２，Ｖ４－２，Ｖ５－２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ１－３，Ｖ２－３，Ｖ３－３，Ｖ４－３，Ｖ５－３を介して大気に連通可能になっている。

【0035】

また、リテーナ部材３の上にも弾性膜からなるリテーナ部材加圧室１０が形成されており、リテーナ部材加圧室１０は、研磨ヘッド本体２内に形成された流路１６およびロータリージョイント３２３を介して流路２６に接続されている。そして、流路２６は、バルブＶ６－１および圧力レギュレータＲ６を介して流体供給源３０に接続されている。また、流路２６は、バルブＶ６－２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ６－３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，Ｒ６は、それぞれ流体供給源３０からセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９およびリテーナ部材加圧室１０に供給する圧力流体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。このような構造により、基板ＷＦを研磨パッド３５２に押圧する押圧力を基板ＷＦの領域毎に調整でき、かつリテーナ部材３が研磨パッド３５２を押圧する押圧力を調整できる。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６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，Ｖ６－１～Ｖ６－３は、制御装置９００（図１参照）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２１，２２，２３，２４，２５，２６にはそれぞれ圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６および流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６が設置されている。なお、本実施形態では、リテーナ部材加圧室１０は、矩形のリテーナ部材３の上に一体に形成されているが、これに限定されず、リテーナ部材３の４辺のそれぞれに対して別々に形成されてもよい。この場合、４個のリテーナ部材加圧室１０のそれぞれに対して、バルブＶ６－１、圧力レギュレータＲ６、圧力センサＰ６、流量センサＦ６が設けられていてもよい。

【0036】

＜スリップアウト検出＞
図２に示すように、研磨ユニット３００は、スリップアウト検出器９１０を備える。スリップアウト検出器９１０は、制御装置９００の機能ブロックとして実現することができる。スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０の旋回トルクに基づいて、研磨ヘッド
３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。例えば、スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０の旋回トルクに相関する物理量の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するように構成される。具体的には、スリップアウト検出器９１０には、アーム電流計３６４´によって計測された駆動電流値が入力される。スリップアウト検出器９１０は、アーム電流計３６４´によって計測された駆動電流値の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するように構成される。なお、本実施形態では、アーム電流計３６４´によって計測された駆動電流値に基づいてアーム３６０の旋回トルクを検出する例を示すが、これに限定されない。アーム回転モータ３６４がサーボモータである場合には、スリップアウト検出器９１０は、アーム回転モータ３６４から受信したデータに基づいてアーム３６０の旋回トルクを検出することができる。この場合、アーム電流計３６４´は設けなくてもよい。

【0037】

図４は、アーム３６０の駆動電流と基板ＷＦのスリップアウトとの関係を示す図である。図４において縦軸はアーム３６０の駆動電流（Ａ）であり、横軸は時間（秒）である。図４の上図は、基板ＷＦの研磨処理を開始してからスリップアウトが発生する過程におけるアーム３６０の駆動電流を示しており、図４の下図は、基板ＷＦのスリップアウトが発生した部分を拡大して示している。

【0038】

アーム３６０を研磨テーブル３５０の外側から研磨テーブル３５０の上に旋回させると、図４の５０秒付近に示すように、アーム３６０の旋回トルクが発生し、アーム３６０の駆動電流が大きく変化する。その後、研磨テーブル３５０上の所定の位置で基板ＷＦを研磨パッド３５２に押圧して研磨を開始すると、アーム３６０は、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間の摩擦力に抗して研磨ヘッド３０２を研磨テーブル３５０上の所定の位置に保ち続ける。これにより、図４の６０秒付近から１２０秒付近に示すように、アーム３６０に所定の旋回トルクが発生し続けることに伴って、アーム３６０に所定の駆動電流が流れ続ける。そして、基板ＷＦのスリップアウトが発生すると、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間の摩擦力が失われることによってアーム３６０の旋回トルクが急速に減少し、図４の１２１秒付近に示すようにアーム３６０の駆動電流が大きく変化する。このタイミングで、アーム３６０の駆動電流値の単位時間当たり（例えば、０．１秒毎）の変化量が予め設定された閾値を超えるので、スリップアウト検出器９１０は、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。

【0039】

本実施形態によれば、研磨ヘッド３０２からの基板ＷＦの飛び出し（スリップアウト）検出の精度を向上させることができる。すなわち、従来技術のように研磨ヘッドまたは研磨テーブルの回転トルクの変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出する場合には、研磨時の振動に起因するノイズが研磨ヘッドまたは研磨テーブルの回転トルクに直接反映されるので、このノイズによる誤検出が発生する可能性がある。これに対して本実施形態では、アーム３６０の旋回トルクの変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出するので、アーム３６０の旋回トルクに研磨時の振動が直接反映されず、その結果、振動ノイズによる誤検出の発生を抑制することができる。

【0040】

ここで、本実施形態のようにアーム３６０の旋回トルクの変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出する場合には、アーム３６０の揺動（旋回）に起因する基板ＷＦのスリップアウトの誤検出のおそれがある。すなわち、研磨ユニット３００は、アーム３６０を研磨テーブル３５０上の所定の範囲で揺動（往復移動）させながら基板ＷＦを研磨する場合がある。この場合、アーム３６０の揺動の折り返し領域においてアーム３６０の減速および加速が行われるので、これがアーム３６０の旋回トルクの変化として現れ、基板ＷＦがスリップアウトしたと誤検出されるおそれがある。

【0041】

この点、図２に示すように、研磨ユニット３００は、アーム３６０の旋回速度を検出するための速度検出器９２０を含んでいる。速度検出器９２０は、制御装置９００の機能ブロックとして実現することができる。速度検出器９２０は、アーム回転モータ３６４から送信されるアーム３６０の回転方向および回転数の情報を受信し、単位時間当たりのアーム３６０の位置の変化に基づいてアーム３６０の旋回速度を検出することができる。スリップアウト検出器９１０は、速度検出器９２０によって検出された速度に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことの検出を停止するように構成することができる。具体的には、スリップアウト検出器９１０は、速度検出器９２０によって検出された速度が予め設定された閾値未満である場合には、アーム３６０が揺動の折り返し領域にあると考えられるので、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことの検出を停止するように構成することができる。

【0042】

本実施形態によれば、アーム３６０の揺動の折り返し領域においてアーム３６０が減速され、再び加速されて所定の速度に至るまでは、基板ＷＦが飛び出したことの検出を停止することができるので、アーム３６０の揺動の折り返し領域における誤検出の発生を抑制することができる。

【0043】

スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０の旋回トルクの変化に基づく基板ＷＦのスリップアウト検出に代えて、またはこれと併せて、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量に基づいて、基板ＷＦのスリップアウト検出を行うことができる。すなわち、スリップアウト検出器９１０は、流量センサＦ６によって検出された流量の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するように構成することができる。具体的には、スリップアウト検出器９１０は、流量センサＦ６によって検出された流体の流量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するように構成することができる。

【0044】

図５は、基板ＷＦのスリップアウト時のリテーナ部材加圧室１０の状態を模式的に示す図である。図５の上図は基板ＷＦのスリップアウトが発生していない状態を示しており、図５の下図は基板ＷＦのスリップアウトが発生した状態を示している。図５の上図に示すように、リテーナ部材加圧室１０に流体が供給されてリテーナ部材３が研磨パッド３５２を押圧している状態で、基板ＷＦのスリップアウトが発生していない場合には、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量は変化が生じ難くなる。一方、基板ＷＦのスリップアウトが発生すると、基板ＷＦがリテーナ部材３を押し上げることによってリテーナ部材加圧室１０から流体が流出するなど、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量は変化が大きくなる。

【0045】

図６は、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量と基板ＷＦのスリップアウトとの関係を示す図である。図６において縦軸はリテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量（ｍＬ）であり、横軸は時間（秒）である。図６の上図は、基板ＷＦの研磨処理を開始してからスリップアウトが発生する過程におけるリテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量を示しており、図６の下図は、基板ＷＦのスリップアウトが発生した部分を拡大して示している。

【0046】

基板ＷＦの研磨処理を開始するにあたってリテーナ部材加圧室１０に流体を供給してリテーナ部材３を研磨パッド３５２に押圧すると、図６の６０秒を経過したあたりに示すように、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量が大きく変化する。その後、基板ＷＦの研磨処理を行っている間は、リテーナ部材３が研磨パッド３５２に押圧され続け、リテーナ部材３の位置変化があまり生じないので、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量はほとんど変化しない。その後、基板ＷＦのスリップアウトが発生すると、基板ＷＦがリテーナ部材３に接触してリテーナ部材３を押し上げたり、流体供給源３０から
の流体の供給によってリテーナ部材３を押し返したりすることによって、リテーナ部材加圧室１０に対して流体の流入／流出が生じる。これにより、図６の９６秒付近に示すようにリテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量が大きく変化する。このタイミングで、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量の単位時間当たり（例えば、０．１秒毎）の変化量が予め設定された閾値を超えるので、スリップアウト検出器９１０は、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。

【0047】

本実施形態によれば、研磨ヘッド３０２からの基板ＷＦの飛び出し（スリップアウト）検出の精度を向上させることができる。すなわち、従来技術のように基板の背面に供給する流体の圧力／流量の変化に基づいて基板の飛び出しを検出する場合には、研磨時の振動に起因するノイズが流体の圧力／流量に直接反映されるので、このノイズによる誤検出が発生する可能性がある。これに対して本実施形態では、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量の変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出するので、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量に研磨時の振動が直接反映されず、その結果、振動ノイズによる誤検出の発生を抑制することができる。

【0048】

なお、本実施形態では、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量の変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出したが、これに限定されず、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の圧力の変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出することもできる。この場合、スリップアウト検出器９１０は、圧力センサＰ６によって検出された流体の圧力の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するように構成することができる。また、本実施形態では、リテーナ部材加圧室１０が矩形の枠状に一体に形成されている場合を説明したが、これに限られない。リテーナ部材加圧室１０がリテーナ部材３の４辺のそれぞれに対して別々に設けられており、それぞれのリテーナ部材加圧室１０に対して流量センサＦ６が設けられていてもよい。この場合には、スリップアウト検出器９１０は、４個の流量センサＦ６のいずれかによって検出された流体の流量の変化に基づいて基板ＷＦのスリップアウトを検出することができる。

【0049】

スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０の旋回トルクの変化および／またはリテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量の変化に基づく基板ＷＦのスリップアウト検出に加えて、他のスリップアウト検出を組み合わせることもできる。例えば、研磨ユニット３００は、研磨テーブル３５０の回転トルクに相関する物理量を検出するためのテーブルトルク検出器として、研磨テーブル電流計３５９´を備える。スリップアウト検出器は、研磨テーブル電流計３５９´によって検出された駆動電流の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。

【0050】

また、研磨ユニット３００は、研磨ヘッド３０２の回転トルクに相関する物理量を検出するための研磨ヘッドトルク検出器として、研磨ヘッド電流計３０４´を備える。スリップアウト検出器９１０は、研磨ヘッド電流計３０４´によって検出された駆動電流の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。

【0051】

さらに、図２に示すように、研磨ユニット３００は、研磨パッド３５２に対して光を発射するための光発射部材３７０および研磨パッド３５２から反射した光を受光するための光受光部材３７２を含む。スリップアウト検出器９１０は、光発射部材３７０から発射され光受光部材３７２によって受光された反射光の光量の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。すなわち、研磨パッド３５２と基板ＷＦは光の反射率が異なるので、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から外れて光の発射領域に現れると、反射光の光量が変化するので、この変化を検出したら基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から外れたと判定する。また、スリップアウト検出器９１０は、光発射部材３
７０から発射され光受光部材３７２によって受光された反射光の色の変化に基づいて、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。すなわち、スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦの研磨処理が行われる前に研磨パッド３５２に対して光を発射し、研磨パッド３５２から反射した光に基づいて研磨パッドの基準色を登録する。スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦの研磨処理中に、研磨パッド３５２から反射した光に基づく色と、基準色とを比較する。研磨パッド３５２と基板ＷＦは色が異なるので、基板ＷＦが研磨ヘッド３０２から外れて光の発射領域に現れると、スリップアウト検出器９１０は、研磨パッド３５２の基準色とは異なる色を検出するので、トップリング３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出することができる。

【0052】

スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦのスリップアウトを検出するための上記の複数の方法のうちの１つまたは複数でスリップアウトが検出された場合に、基板ＷＦがスリップアウトしたと判断して、研磨ユニット３００を停止させることができる。さらに、スリップアウト検出器９１０は、研磨パッド３５２の上方で研磨ヘッド３０２の外側近くに研磨パッド３５２の表面を撮像するＣＣＤカメラなどの監視手段を配置して、これにより研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことを検出するようにすることもできる。

【0053】

また、図２に示すように、研磨ユニット３００は、研磨ヘッド３０２の研磨パッド３５２に対する高さ、研磨ヘッド３０２に形成された複数の基板加圧室（センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、エッジ室９）の圧力、リテーナ部材加圧室１０の圧力、研磨テーブル３５０の回転数、研磨ヘッド３０２の回転数、または、アーム３６０の旋回速度、の少なくとも１つの設定値を変更するための設定変更指令が発せられたことを検出する設定変更検出器９３０を含む。設定変更検出器９３０は、制御装置９００の機能ブロックとして実現することができる。設定変更検出器９３０は、例えば基板処理装置１０００に設けられたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面を介してオペレータが入力した設定変更指令、または、基板処理装置１０００のホストコンピュータから発せられた自動コマンドによる設定変更指令を検出することができる。スリップアウト検出器９１０は、設定変更検出器９３０によって設定変更指令が発せられたことを検出した場合には、研磨ヘッド３０２から基板ＷＦが飛び出したことの検出を所定時間停止するように構成することができる。

【0054】

すなわち、研磨ユニット３００において基板ＷＦを研磨しているときに上記のような各種の設定変更指令が発せられた場合、設定を変更して正常な研磨状態に至るまでに所定の時間を要する。この設定変更を行う過渡期には上記の基板ＷＦの飛び出し検出におけるトリガとなる各種の検出値に変化が生じて、これを基板ＷＦの飛び出しと誤検出するおそれがある。そこで、スリップアウト検出器９１０は、上記のような各種の設定変更指令が発せられた場合には、スリップアウト検出を所定時間無効にすることによって、誤検出の発生を抑制することができる。なお、上記に限定されず、スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦの研磨中にアーム３６０の旋回（揺動）速度が変更されてもスリップアウト検出を行うように構成することもできる。すなわち、スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０を揺動させながら基板ＷＦを研磨するときにアーム３６０の速度を常時変更させる場合、または一定速度で移動させ端部で折り返しを行う場合においてもスリップアウト検出を有効にしておくこともできる。

【0055】

＜基板処理方法＞
次に、本実施形態の基板処理方法について説明する。図７は、本実施形態の基板処理方法を示すフロー図である。基板処理方法では、まず、オペレータがＧＵＩ画面を介して基板処理のための各種レシピを作成して（ステップ１０２）、基板の研磨処理を開始する（ステップ１０４）。具体的には、研磨ステップは、研磨ヘッド３０２によって基板ＷＦを保持して研磨パッド３５２に押圧するとともに、基板ＷＦと研磨パッド３５２とを相対運
動させることによって基板ＷＦを研磨する。続いて、基板処理方法では、基板ＷＦのスリップアウト検出機能が有効になっているか否かを判定し（ステップ１０６）、有効になっていなければ（ステップ１０６，Ｎｏ）、処理を終了する。

【0056】

一方、スリップアウト検出機能が有効になっている場合には（ステップ１０６，Ｙｅｓ）、スリップアウト検出器９１０は、研磨ヘッド３０２が監視対象範囲内であるか否かを判定する（ステップ１０８）。すなわち、基板ＷＦの研磨処理が開始されると、研磨ヘッド３０２が基板の受け渡し位置で基板を受け取り、アーム３６０の旋回によって研磨テーブル３５０の上に搬送する。このときにアーム３６０の旋回トルクの変化に基づいてスリップアウトの誤検出が発生しないように、研磨ヘッド３０２が研磨テーブル３５０上の所定の範囲に運ばれるまでスリップアウトが発生したか否かの判定は行われないようになっている。

【0057】

研磨ヘッド３０２が監視対象範囲内であると判定されたら（ステップ１０８，Ｙｅｓ）、スリップアウト検出器９１０は、スリップアウト検出の監視条件に変更があるか否かを判定する（ステップ１１０）。スリップアウト検出器９１０は、設定変更検出器９３０によって上述の設定変更指令が検出されるか否かによってステップ１１０の判定を行うことができる。スリップアウト検出器９１０は、スリップアウト検出の監視条件に変更がある場合には（ステップ１１０，Ｙｅｓ）、所定の検出開始ディレイ時間待機する（ステップ１１２）。これにより、設定変更に起因するスリップアウトの誤検出の発生を抑制することができる。

【0058】

一方、スリップアウト検出器９１０は、スリップアウト検出の監視条件に変更がない場合（ステップ１１０，Ｎｏ）、または、ステップ１１２において所定の検出開始ディレイ時間待機した後に、基板ＷＦのスリップアウト検出を実行してスリップアウトが発生したか否かを判定する（ステップ１１６）。スリップアウト検出器９１０は、アーム３６０の旋回トルクの変化に基づいて、または、リテーナ部材加圧室１０に供給される流体の流量の変化に基づいて、基板ＷＦのスリップアウトを検出することができる。また、これに加えて、スリップアウト検出器９１０は、研磨テーブル３５０／研磨ヘッド３０２の回転トルクの変化に基づくスリップアウト検出、または、光受光部材３７２によって受光された反射光の光量または色の変化に基づくスリップアウト検出を組み合わせてもよい。

【0059】

スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦのスリップアウトが検出されたら（ステップ１１６，Ｙｅｓ）、研磨ユニット３００の異常停止処理を行う（ステップ１１８）。一方、スリップアウト検出器９１０は、基板ＷＦのスリップアウトが検出されない場合には（ステップ１１６，Ｎｏ）、研磨処理が終了したか否かを判定する（ステップ１２０）。スリップアウト検出器９１０は、研磨処理が終了していない場合には（ステップ１２０，Ｎｏ）、ステップ１０８に戻って処理を繰り返す。一方、スリップアウト検出器９１０は、研磨処理が終了した場合には（ステップ１２０，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

【0060】

図２に示すように、制御装置９００は記憶媒体９４０を備える。記憶媒体９４０には、基板処理装置１０００で用いられる各種データの他、上記の基板処理方法における各ステップを基板処理装置１０００のコンピュータ（制御装置９００）に実行させるためのプログラムが格納されている。制御装置９００のＣＰＵ（中央処理装置）は、記憶媒体９４０に格納されたプログラムを読み出して実行することができる。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録され、記憶媒体を介して制御装置９００に提供され得る。或いは、このプログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して制御装置９００に提供されてもよい。

【0061】

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。例えば、本実施形態では四角形の形状の基板ＷＦのスリップアウト検出を例に挙げて説明したが、これに限定されず、他の多角形または半導体ウエハなどの円形の基板のスリップアウト検出についても本発明を適用することができる。

【0062】

本願は、一実施形態として、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられる研磨テーブルと、基板を保持して研磨パッドに押圧するための研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材と、前記リテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室と、前記研磨ヘッドを保持して旋回させるためのアームと、前記アームの旋回トルクに基づいて、または、前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出器と、を含む、基板処理装置を開示する。

【0063】

さらに本願は、一実施形態として、前記アームの旋回トルクに相関する物理量を検出するためのアームトルク検出器をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記アームトルク検出器によって検出された物理量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0064】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出器は、前記アームトルク検出器によって検出された物理量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0065】

さらに本願は、一実施形態として、前記アームトルク検出器は、前記アームを旋回させるための電動機の駆動電流を検出する電流計である、基板処理装置を開示する。

【0066】

さらに本願は、一実施形態として、前記アームの旋回速度を検出するための速度検出器をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記速度検出器によって検出された速度に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0067】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出器は、前記速度検出器によって検出された速度が予め設定された閾値未満である場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0068】

さらに本願は、一実施形態として、前記リテーナ部材加圧室に流体を供給するための供給源と、前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量を検出するための流量検出器と、をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記流量検出器によって検出された流量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0069】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出器は、前記流量検出器によって検出された流体の流量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0070】

さらに本願は、一実施形態として、前記研磨ヘッドの研磨パッドに対する高さ、前記研磨ヘッドに形成された複数の基板加圧室の圧力、前記リテーナ部材加圧室の圧力、前記研磨テーブルの回転数、前記研磨ヘッドの回転数、または、前記アームの旋回速度、の少なくとも１つの設定値を変更するための設定変更指令が発せられたことを検出する設定変更検出器をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記設定変更検出器によって前記設定変更指令が発せられたことを検出した場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を所定時間停止するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0071】

さらに本願は、一実施形態として、前記研磨テーブルの回転トルクに相関する物理量を検出するためのテーブルトルク検出器をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記テーブルトルク検出器によって検出された物理量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0072】

さらに本願は、一実施形態として、前記研磨ヘッドの回転トルクに相関する物理量を検出するための研磨ヘッドトルク検出器をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記研磨ヘッドトルク検出器によって検出された物理量の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0073】

さらに本願は、一実施形態として、研磨パッドに対して光を発射するための光発射部材および研磨パッドから反射した光を受光するための光受光部材をさらに含み、前記スリップアウト検出器は、前記光受光部材によって受光された反射光の光量または色の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するように構成される、基板処理装置を開示する。

【0074】

さらに本願は、一実施形態として、研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、前記研磨ヘッドを旋回させるためのアームの旋回トルクに基づいて、または、前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、を含む、基板処理方法を開示する。

【0075】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、前記アームの旋回トルクに相関する物理量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、基板処理方法を開示する。

【0076】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、前記アームの旋回速度が予め設定された閾値未満である場合には、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことの検出を停止する、基板処理方法を開示する。

【0077】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、前記リテーナ部材加圧室に供給される流体の流量の単位時間当たりの変化量が予め設定された閾値を超えたら、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、基板処理方法を開示する。

【0078】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、前記研磨ヘッドの研磨パッドに対する高さ、前記研磨ヘッドに形成された複数の基板加圧室の圧力、前記リテーナ部材加圧室の圧力、前記研磨テーブルの回転数、前記研磨ヘッドの回転数、または、前記アームの旋回速度、の少なくとも１つの設定値を変更するための設定変更指令が発せられたら、前記スリップアウト検出を所定時間停止するように構成される、基板処理方法を開示する。

【0079】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、前記研磨テーブルの回転トルクに相関する物理量の変化、または、前記研磨ヘッドの回転トルクに相関する物理量の変化、に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、基板処理方法を開示する。

【0080】

さらに本願は、一実施形態として、前記スリップアウト検出ステップは、研磨パッドに対して発射した光の反射光の光量または色の変化に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出する、基板処理方法を開示する。

【0081】

さらに本願は、一実施形態として、研磨ヘッドを用いて基板を保持して研磨テーブルに貼り付けられた研磨パッドに押圧する研磨ステップと、前記研磨ヘッドを旋回させるためのアームの旋回トルクに基づいて、または、前記研磨ヘッドを囲んで配置されたリテーナ部材に隣接して配置されたリテーナ部材加圧室に供給される流体の流量に基づいて、前記研磨ヘッドから基板が飛び出したことを検出するためのスリップアウト検出ステップと、を含む基板処理方法を基板処理装置のコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体を開示する。

【符号の説明】

【0082】

３ リテーナ部材
１０ リテーナ部材加圧室
３０ 流体供給源
３００ 研磨ユニット
３０２ 研磨ヘッド
３０４ 研磨ヘッド回転モータ
３０４´ 研磨ヘッド電流計
３５０ 研磨テーブル
３５２ 研磨パッド
３５９ 研磨テーブル回転モータ
３５９´ 研磨テーブル電流計
３６０ アーム
３６４ アーム回転モータ
３６４´ アーム電流計
３７０ 光発射部材
３７２ 光受光部材
９００ 制御装置
９１０ スリップアウト検出器
９２０ 速度検出器
９３０ 設定変更検出器
９４０ 記憶媒体
１０００ 基板処理装置
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６ 流量センサ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 圧力センサ
ＷＦ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】