特許 7610981 リテーナ、トップリング、および基板処理装置

(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】2024-12-25

(45)【発行日】2025-01-09

(54)【発明の名称】リテーナ、トップリング、および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/32 20120101AFI20241226BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B24B37/32 Z

H01L21/304 621D

H01L21/304 622T

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020218340

(22)【出願日】2020-12-28

(65)【公開番号】P2022103604

(43)【公開日】2022-07-08

【審査請求日】2023-12-14

(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】石井 遊

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０５２２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３７１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６３５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１２３８５１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／３２；

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多角形基板を保持して研磨パッドに向けて押圧するトップリングにおいて前記多角形基板の保持領域を囲むように配置され前記研磨パッドに向けて押圧されるリテーナであって、
前記多角形基板の辺ごとに独立して前記辺に沿うように前記保持領域の周囲に配置される複数のリテーナ本体を含み、
前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは正多角柱の形状を有し、
前記正多角柱の側面はそれぞれ、前記側面を前記トップリングのリテーナ保持部材に固定するために前記側面に埋め込まれた磁性部材を含み、
前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは、第１の状態において前記トップリングの前記リテーナ保持部材に固定可能であるとともに、前記第１の状態から前記リテーナ本体を回転させた第２の状態において前記リテーナ保持部材に固定可能であり、
前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは、前記リテーナ保持部材に固定可能な第１の固定面と、前記第１の固定面を前記リテーナ保持部材に固定した前記第１の状態において前記保持領域と対向する第１の対向面と、前記リテーナ本体を前記第１の状態から回転させた前記第２の状態において前記リテーナ保持部材に固定可能な第２の固定面と、前記第２の固定面を前記リテーナ保持部材に固定した状態において前記保持領域と対向する第２の対向面と、を含む、
リテーナ。

【請求項2】

前記第２の状態は、前記第１の状態の前記リテーナ本体を、前記リテーナ本体の延伸方向に伸びる仮想回転軸の周りに回転させるか、前記リテーナ本体の延伸方向の向きを入れ替えるように回転させるか、またはそれらの組み合わせで回転させた、前記第１の状態とは異なる状態であり、
前記第２の対向面は、前記第１の対向面と異なる面であるか、または前記第１の対向面と同一の面であるが前記第１の状態における前記保持領域との対向部位とは異なる前記保持領域との対向部位を有する面である、
請求項１に記載のリテーナ。

【請求項3】

多角形基板を保持して研磨パッドに向けて押圧するトップリングであって、
回転シャフトと、
前記回転シャフトに固定されたフランジと、
前記フランジに取り付けられたリテーナ保持部材と、
前記リテーナ保持部材に取り付けられた請求項１または２に記載のリテーナと、
を含む、
トップリング。

【請求項4】

前記リテーナ保持部材は、前記リテーナ本体との対向面に配置された磁石または電磁石を含む、
請求項３に記載のトップリング。

【請求項5】

前記リテーナ保持部材は、前記リテーナ本体が前記保持領域から離れる方向へ変位するのを禁止するように前記リテーナ本体と当接する当接面を有する、
請求項３または４に記載のトップリング。

【請求項6】

前記リテーナ本体の前記第１の固定面および前記第２の固定面には、前記リテーナ本体の延伸方向に沿って複数のボス穴が形成され、
前記リテーナ保持部材の前記リテーナ本体との対向面には、前記リテーナ本体の前記第１の固定面および前記第２の固定面の前記ボス穴に対応する位置に複数のボスが設けられている、
請求項３から５のいずれか一項に記載のトップリング。

【請求項7】

前記複数のボス穴は、前記リテーナ本体の延伸方向の中心に対して回転対称な位置に形成される、
請求項６に記載のトップリング。

【請求項8】

請求項３から７のいずれか一項に記載のトップリングと、
研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、リテーナ、トップリング、および基板処理装置に関する。

【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、基板を保持するトップリングと、研磨パッドが貼り付けられた研磨テーブルと、を含み、トップリング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トップリングから基板が外れてトップリング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、トップリングが回転しているときに基板が外側に飛び出すことを防止するために基板の周囲にリテーナを配置した研磨装置が開示されている。この研磨装置は、リテーナを配置することによって基板の飛び出しを防止すると同時に、研磨パッドをリテーナで押圧することによって基板の研磨プロファイルを良好にすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１６３５２９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、特許文献１に記載された技術は、リテーナの交換頻度を低減させることについては考慮されていない。

【0007】

すなわち、基板の周囲にリテーナを配置することによって基板がトップリングから飛び出すことを防止することができるが、トップリングの回転中に基板がトップリング内で移動してリテーナに衝突することがある。特に、多角形基板の周囲に配置されたリテーナでは、多角形基板の角がリテーナに衝突すると、衝突した部位が激しく摩耗する場合があり、その結果、頻繁にリテーナを交換する必要が生じるおそれがある。

【0008】

そこで、本願は、リテーナの交換頻度を低減させることを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、多角形基板を保持して研磨パッドに向けて押圧するトップリングにおいて前記多角形基板の保持領域を囲むように配置され前記研磨パッドに向けて押圧されるリテーナであって、前記多角形基板の辺ごとに独立して前記辺に沿うように前記保持領域の周囲に配置される複数のリテーナ本体を含み、前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは、前記トップリングのリテーナ保持部材に固定可能な第１の固定面と、前記第１の固定面を前記リテーナ保持部材に固定した第１の状態において前記保持領域と対向する第１の対向面と、前記リテーナ本体を前記第１の状態から回転させた第２の状態において前記リテーナ保持部材に固定可能な第２の固定面と、前記第２の固定面を前記リテーナ保
持部材に固定した状態において前記保持領域と対向する第２の対向面と、を含む、リテーナが開示される。

【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】一実施形態によるトップリングの模式的な断面図である。

【図4A】リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第１の状態を示した断面図である。

【図4B】リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第２の状態を示した断面図である。

【図4C】リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第３の状態を示した断面図である。

【図4D】リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第４の状態を示した断面図である。

【図5A】図４Ａのリテーナ本体およびリテーナ保持部材の底面図である。

【図5B】図５Ａにおけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材のＢ－Ｂ線における断面図である。

【図6A】一実施形態におけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材の底面図である。

【図6B】図６Ａにおけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材のＢ－Ｂ線における断面図である。

【図7A】リテーナ本体およびリテーナ保持部材の変形例を示す断面図である。

【図7B】リテーナ本体およびリテーナ保持部材の変形例を示す断面図である。

【図7C】リテーナ本体およびリテーナ保持部材の変形例を示す断面図である。

【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。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上の電子デバイス等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。

【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。

【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。

【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。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。

【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】

トップリング３０２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。なお、トップリングシャフト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】

トップリング３０２は、その下面に被研磨面を下方に向けた状態で四角形の基板を保持できるようになっている。本実施形態では、被研磨面を下方に向けた状態で基板を保持するトップリングについて説明するが、これに限定されない。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、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、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）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。

【0027】

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。

【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。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。研磨ユニット３００は、ブリッジ２８の下面までの距離、すなわちブリッジ２８の位置を検出する位置検出部としての測距センサ７０を備えている。この測距センサ７０によりブリッジ２８の位置を検出することで、トップリング３０２の位置を検出することができるようになっている。測距センサ７０は、ボールねじ３２，サーボモータ３８とともに上下動機構３１９を構成している。なお、測距センサ７０は、レーザ式センサ、超音波センサ、過電流式センサ、もしくはリニアスケール式センサであってもよい。また、測距センサ７０、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揺動アーム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は揺動アーム５５に固定されている。

【0030】

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、研磨パッド３５２に対向して配置され、図２で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。

【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におけるトップリング３０２について説明する。図３は、一実施形態によるトップリング３０２の模式的な断面図である。図３おいては、トップリング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。なお、本実施形態では、トップリング３０２はその下面に四角形の基板を保持する例を示すが、これに限らず多角形の基板を保持することができる。

【0033】

図３に示されるように、トップリング３０２は、トップリングシャフト１８に取り付けられたフランジ１７と、フランジ１７の外周部の下面に取り付けられたリテーナ保持部材３７と、を備える。また、トップリング３０２は、基板ＷＦを研磨面３５２ａに対して押圧する本体２と、トップリング３０２に保持された基板ＷＦ（基板ＷＦの保持領域）の周囲に配置されたリテーナ３０とを有する。本体２は概略四角形の平板状の部材からなり、リテーナ３０は本体２の外側に配置されている。一実施形態において、リテーナ３０は、研磨パッド３５２（研磨面３５２ａ）に向けて押圧されるように構成される。また、リテーナ３０は、基板ＷＦの４つの辺ごとに独立して辺に沿うように基板ＷＦの保持領域の周囲に配置される複数（本実施形態では４個）のリテーナ本体３を備える。リテーナ本体３はそれぞれ、細長い棒状の部材である。リテーナ本体３はそれぞれ、リテーナ保持部材３７に固定される。

【0034】

本体２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属や、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。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。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、金型を使用してゴム材から形成することができる。なお、本体２は、複数の部材を結合させて構成されてもよい。

【0035】

図３に示されるように、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を囲う四角の環状のリプル室６、リプル室６を囲う四角の環状の中間室７、中間室７を囲う四角の環状のアウター室８、アウター室８を囲う四角の環状のエッジ室９が形成されている。すなわち、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、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、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は、図示していないロータリージョイントを介して流体供給源および真空源に接続されている。

【0036】

図３に示されるように構成されたトップリング３０２においては、センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９に供給する流体の圧力を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、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る。また、弾性膜４には、複数の真空吸着孔が設けられており、真空源によって基板ＷＦをトップリング３０２に真空吸着することができる。

【0037】

次に、リテーナ本体３とリテーナ保持部材３７の詳細を説明する。なお、本実施形態のリテーナ３０は４個のリテーナ本体３を含むが、いずれも同一の構成であるので、１つのリテーナ本体３のみを説明する。ただし、４個のリテーナ本体３は同一の構成でなくてもよく、４個のリテーナ本体３のうちの少なくとも１つが以下で説明する構成を有していて
もよい。

【0038】

図４Ａは、リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第１の状態を示した断面図である。図５Ａは、図４Ａのリテーナ本体およびリテーナ保持部材の底面図である。図５Ｂは、図５Ａにおけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材のＢ－Ｂ線における断面図である。本実施形態のリテーナ本体３は正四角柱の形状を有し、図４Ａに示すように、リテーナ本体３は、延伸方向に直交する断面形状が正四角形となる。

【0039】

図４Ａに示すように、リテーナ本体３は、リテーナ保持部材３７に固定可能な第１の面（第１の固定面）３ａを有する。また、リテーナ本体３は、第１の面３ａをリテーナ保持部材３７に固定した第１の状態において基板ＷＦの保持領域３９と対向する第２の面（第１の対向面）３ｂを有する。第２の面３ｂは、保持領域３９と対向する対向部位３ｂ－１を有する。リテーナ本体３は、第１の面３ａをリテーナ保持部材３７に固定するために第１の面３ａに埋め込まれた第１の磁性部材３４－１を有する。一方、リテーナ保持部材３７は、リテーナ本体３との対向面に配置された磁石３６を含む。第１の磁性部材３４－１と磁石３６が引きつけ合うことによって、第１の面３ａはリテーナ保持部材３７に固定される。

【0040】

リテーナ保持部材３７の底面には、リテーナ本体３を嵌め込むための矩形の窪みが形成され、この窪みの周囲に側壁３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが形成される。リテーナ保持部材３７の側壁３７ａは、リテーナ本体３の第４の面３ｄと当接する第１の当接面３７ａ－１を備える。これにより、リテーナ本体３が保持領域３９から離れる方向へ変位するのが禁止される。また、リテーナ保持部材３７の側壁３７ｂは、リテーナ本体３の第２の面３ｂと当接する第２の当接面３７ｂ－１を備える。これにより、リテーナ本体３が保持領域３９に近づく方向へ変位するのが禁止される。さらに、リテーナ保持部材３７の側壁３７ｃ、３７ｄは、リテーナ本体３の各底面と当接する第３の当接面３７ｃ－１、第４の当接面３７ｄ－１を備える。これにより、リテーナ本体３が延伸方向に変位するのが禁止される。

【0041】

リテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定した第１の状態で基板ＷＦの研磨を行うと、トップリング３０２の回転に伴い基板ＷＦがトップリング３０２内で移動する。すると、四角形の基板ＷＦの側面および角がリテーナ本体３の第２の面３ｂの下部の対向部位３ｂ－１と衝突し、第２の面３ｂの下部の対向部位３ｂ－１が摩耗する（図４Ａでは摩耗して保持領域３９と略平行に窪んだ状態を示している。）。しかしながら、本実施形態のリテーナ３０では、対向部位３ｂ－１が摩耗限界を超えたらリテーナ本体３を回転させる（向きを変える）ことにより継続使用することができるため、リテーナ３０の交換頻度を低減させることができる。以下、この点を説明する。

【0042】

図４Ｂは、リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第２の状態を示した断面図である。第２の状態は、リテーナ本体３の延伸方向に沿った仮想回転軸の周りにリテーナ本体３を１８０度回転させた状態である。図４Ｂに示すように、リテーナ本体３は、第２の状態において、リテーナ保持部材３７に固定可能な、第１の面（第１の固定面）３ａと異なる第３の面（第２の固定面）３ｃと、第３の面３ｃをリテーナ保持部材３７に固定した状態において保持領域３９と対向する、第２の面３ｂと異なる第４の面（第２の対向面）３ｄと、を含む。第４の面３ｄは、保持領域３９と対向する対向部位３ｄ－１を有する。また、リテーナ本体３は、第３の面３ｃをリテーナ保持部材３７に固定するために第３の面３ｃに埋め込まれた第３の磁性部材３４－３を有する。第３の磁性部材３４－３と磁石３６がひきつけ合うことによって、第３の面３ｃはリテーナ保持部材３７に固定される。

【0043】

リテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定した第２の状態で基板ＷＦの研磨を行うと、トップリング３０２の回転に伴い基板ＷＦがトップリング３０２内で移動するが、基
板ＷＦが衝突するのは既に摩耗した第２の面３ｂではなく摩耗していない第４の面３ｄである。したがって、リテーナ本体３は、第２の面３ｂが摩耗した後でも継続して使用することができる。

【0044】

なお、上記の実施形態では、リテーナ本体３の延伸方向に沿った仮想回転軸の周りにリテーナ本体３を１８０度回転させた例を示したが、これに限らず、仮想回転軸の周りにリテーナ本体３を９０度回転させてもよいし、２７０度回転させてもよい。すなわち、リテーナ本体３は、第２の面３ｂに第２の磁性部材３４－２が埋め込まれ、第４の面３ｄに第４の磁性部材３４－４が埋め込まれている。したがって、リテーナ本体３を第１の状態から９０度、２７０度回転させたそれぞれの状態において、リテーナ本体３はリテーナ保持部材３７に固定可能である。また、それぞれの状態において、保持領域３９と対向する面（基板ＷＦが衝突して摩耗する面）は異なるので、リテーナ本体３を交換することなく継続使用することができる。

【0045】

また、上述のようにリテーナ本体３の延伸方向に沿った仮想回転軸の周りにリテーナ本体３を回転させるのではなく、リテーナ本体３の延伸方向の向きを入れ替えるようにリテーナ本体３を回転させてもよい。また、これら２通りの回転を組み合わせてリテーナ本体３の向きを変えてもよい。

【0046】

図４Ｃは、リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第３の状態を示した断面図である。第３の状態は、上記の第１の状態から水平面内でリテーナ本体３の延伸方向の向きを入れ替えるようにリテーナ本体３を回転させてリテーナ保持部材３７に固定した状態である。図４Ｃに示すように、リテーナ本体３は、リテーナ保持部材３７に固定可能な第１の面３ａと、第１の面３ａをリテーナ保持部材３７に固定した状態において保持領域３９と対向する、第２の面３ｂと異なる第４の面（対向面）３ｄと、を含む。このように水平面内でリテーナ本体３の延伸方向の向きを入れ替えた場合、リテーナ保持部材３７に固定される面は第１の状態と変わらず同一であるが、保持領域３９と対向する面は第１の状態と異なる。したがって、リテーナ本体３を継続使用することができる。

【0047】

第３の状態からリテーナ本体３の延伸方向に沿った仮想回転軸の周りにリテーナ本体３を９０度、１８０度、２７０度回転させたそれぞれの状態においても、リテーナ本体３はリテーナ保持部材３７に固定可能であり、さらに保持領域３９との対向部位が異なるので、継続使用することができる。すなわち、図４Ｂの例では、第２の状態におけるリテーナ本体３の第２の対向面（第４の面３ｄ）は、第１の状態にけるリテーナ本体３の第１の対向面（第２の面３ｂ）と異なっていた。一方、第２の状態におけるリテーナ本体３の第２の対向面は、第１の対向面と同一の面になる場合もある。この場合、第２の対向面は、第１の状態における保持領域３９との対向部位とは異なる、保持領域３９との対向部位を有する面となる。第２の対向面が第１の対向面と同一になる例を第４の状態として以下に説明する。

【0048】

図４Ｄは、リテーナ本体をリテーナ保持部材に固定した第４の状態を示した断面図である。第４の状態は、上記の第１の状態から垂直面内でリテーナ本体３の延伸方向の向きを入れ替えるようにリテーナ本体３を回転させてリテーナ保持部材３７に固定した状態である。図４Ｄに示すように、リテーナ本体３は、リテーナ保持部材３７に固定可能な第３の面３ｃと、第３の面３ｃをリテーナ保持部材３７に固定した状態において保持領域３９と対向する第２の面３ｂと、を含む。第１の状態と第４の状態ではいずれも第２の面３ｂが保持領域３９と対向している。しかしながら、第１の状態において摩耗した対向部位３ｂ－１は、第４の状態では保持領域３９と対向しない。また、第２の面３ｂは、第１の状態における保持領域３９との対向部位３ｂ－１とは異なる、保持領域３９との対向部位３ｂ－２を有する。対向部位３ｂ－２は摩耗していないので、リテーナ本体３を継続使用する
ことができる。

【0049】

以上より、本実施形態のリテーナ本体３は、リテーナ本体３を回転させることによって合計８回分使用することができる。したがって、本実施形態によれば、リテーナ３０の交換頻度を低減させることができる。

【0050】

また、本実施形態のリテーナ本体３は、研磨液の種類に関わらず安定的にリテーナ保持部材３７に固定することができる。すなわち、リテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定するためには、例えばリテーナ本体３にねじ穴をあけ、ボルトによってリテーナ保持部材３７に固定することも考えられる。しかしながら、本実施形態のリテーナ本体３は回転させて何度も使用するので、第１の面３ａ～第４の面３ｄのそれぞれにねじ穴をあけることになる。すると、例えば第１の面３ａをリテーナ保持部材３７に固定しているときには第３の面３ｃが研磨パッド３５２に対向し、研磨中に研磨液と接する。その結果、第３の面３ｃのねじ穴に研磨液が固着し、第３の面３ｃをリテーナ保持部材３７に固定できなくなるおそれがある。

【0051】

これに対して本実施形態のリテーナ本体３は、リテーナ本体３に埋め込まれた磁性部材とリテーナ保持部材３７に設けられた磁石３６との間の磁力を用いてリテーナ保持部材３７に固定される。したがって、研磨液の種類に関わらずリテーナ本体３を安定的にリテーナ保持部材３７に固定することができる。なお、磁石３６に代えて電磁石を設けることもできる。この場合、リテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に取り付けるときには電磁石に通電してリテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定する一方、リテーナ本体３の向きを変えるときに電磁石に対する通電を切ることによってリテーナ本体３をリテーナ保持部材３７から取り外し易くすることができる。また、リテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定するための手段は、磁力を用いたものに限られない。例えば、研磨液の固着などのおそれがない場合には、ボルトなどによってリテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に固定してもよいし、その他の手段を用いてもよい。

【0052】

次に、リテーナ本体３およびリテーナ保持部材３７の別実施形態を説明する。図６Ａは、一実施形態におけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材の底面図である。図６Ｂは、図６Ａにおけるリテーナ本体およびリテーナ保持部材のＢ－Ｂ線における断面図である。

【0053】

本実施形態のリテーナ本体３およびリテーナ保持部材３７は、リテーナ本体３にボス穴を形成し、リテーナ保持部材３７にボスを設けること以外は、図４および図５において説明した実施形態と同様の構成を有するので、重複する説明を省略する。

【0054】

図６Ａ、図６Ｂに示すように、リテーナ本体３の第３の面３ｃには、延伸方向に沿って複数のボス穴３ｅが形成されている。また、図６Ｂに示すように、リテーナ本体３の第１の面３ａには、延伸方向に沿って複数のボス穴３ｆが形成されている。リテーナ本体３の第２の面３ｂ、第４の面３ｄにも同様にボス穴が形成されている。一方、図６Ｂに示すように、リテーナ保持部材３７には、リテーナ本体３との対向面に複数のボス３７ｅが設けられている。複数のボス３７ｅは、リテーナ本体３のボス穴に対応する位置に設けられている。

【0055】

本実施形態によれば、リテーナ本体３のボス穴３ｆにボス３７ｅを挿入するようにリテーナ本体３をリテーナ保持部材３７に取り付けることができるので、リテーナ本体３を容易に位置決めすることができる。また、ボス穴３ｆにボス３７ｅを挿入することによって、研磨中にリテーナ本体３が変位するのを抑制することができる。また、図６Ｂに示すように、複数のボス穴３ｆは、リテーナ本体３の延伸方向の中心に対して回転対称な位置に形成される。これにより、リテーナ本体３の延伸方向の向きを入れ替えるようにリテーナ
本体３を１８０°回転させた場合にも、ボス穴３ｆにボス３７ｅを挿入することができ、リテーナ本体３を回転前と同じ位置に固定することができる。複数のボス穴３ｅ、およびリテーナ本体３の第２の面３ｂ、第４の面３ｄに形成される複数のボス穴についても同様に、リテーナ本体３の延伸方向の中心に対して回転対称な位置に形成される。

【0056】

上記の実施形態では、正四角柱の形状のリテーナ本体３を例に挙げて説明したが、リテーナ本体３の形状はこれに限定されない。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、リテーナ本体およびリテーナ保持部材の変形例を示す断面図である。

【0057】

図７Ａに示すように、リテーナ本体３は正三角柱の形状を有していてもよい。この場合、リテーナ本体３の３個の側面にはそれぞれ磁性部材３４が埋め込まれる。一方、リテーナ保持部材３７の底面には、リテーナ本体３の形状に対応する窪みが形成される。リテーナ保持部材３７のリテーナ本体３との対向面には磁石３６－１、３６－２が設けられる。リテーナ保持部材３７は、リテーナ本体３が基板の保持領域３９から離れる方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ａ－１と、リテーナ本体３が基板の保持領域３９に近づく方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ｂ－１と、を有する。

【0058】

図７Ｂに示すように、リテーナ本体３は正五角柱の形状を有していてもよい。この場合、リテーナ本体３の５個の側面にはそれぞれ磁性部材３４が埋め込まれる。一方、リテーナ保持部材３７の底面には、リテーナ本体３の形状に対応する窪みが形成される。リテーナ保持部材３７のリテーナ本体３との対向面には磁石３６－１、３６－２が設けられる。リテーナ保持部材３７は、リテーナ本体３が基板の保持領域３９から離れる方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ａ－１と、リテーナ本体３が基板の保持領域３９に近づく方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ｂ－１と、を有する。

【0059】

図７Ｃに示すように、リテーナ本体３は正六角柱の形状を有していてもよい。この場合、リテーナ本体３の６個の側面にはそれぞれ磁性部材３４が埋め込まれる。一方、リテーナ保持部材３７の底面には、リテーナ本体３の形状に対応する窪みが形成される。リテーナ保持部材３７のリテーナ本体３との対向面には磁石３６－１、３６－２、３６－３が設けられる。リテーナ保持部材３７は、リテーナ本体３が基板の保持領域３９から離れる方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ａ－１と、リテーナ本体３が基板の保持領域３９に近づく方向へ変位するのを禁止するようにリテーナ本体３と当接する当接面３７ｂ－１と、を有する。なお、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示した変形例のリテーナ本体３に、図６Ａ、図６Ｂに示したようなボス穴を形成し、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示した変形例のリテーナ保持部材３７に、図６Ａ、図６Ｂに示したようなボスを設けてもよい。また、上記の変形例に限らず、リテーナ本体３は、正多角柱の形状を有することができる。また、リテーナ本体３は、正多角柱の形状にも限定されない。リテーナ本体３は、例えば断面がＬ字の柱状など様々な形状であってもよい。

【0060】

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。

【0061】

本願は、一実施形態として、多角形基板を保持して研磨パッドに向けて押圧するトップリングにおいて前記多角形基板の保持領域を囲むように配置され前記研磨パッドに向けて押圧されるリテーナであって、前記多角形基板の辺ごとに独立して前記辺に沿うように前
記保持領域の周囲に配置される複数のリテーナ本体を含み、前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは、前記トップリングのリテーナ保持部材に固定可能な第１の固定面と、前記第１の固定面を前記リテーナ保持部材に固定した第１の状態において前記保持領域と対向する第１の対向面と、前記リテーナ本体を前記第１の状態から回転させた第２の状態において前記リテーナ保持部材に固定可能な第２の固定面と、前記第２の固定面を前記リテーナ保持部材に固定した状態において前記保持領域と対向する第２の対向面と、を含む、リテーナを開示する。

【0062】

さらに、本願は、一実施形態として、前記第２の状態は、前記第１の状態の前記リテーナ本体を、前記リテーナ本体の延伸方向に伸びる仮想回転軸の周りに回転させるか、前記リテーナ本体の延伸方向の向きを入れ替えるように回転させるか、またはそれらの組み合わせで回転させた、前記第１の状態とは異なる状態であり、前記第２の対向面は、前記第１の対向面と異なる面であるか、または前記第１の対向面と同一の面であるが前記第１の状態における前記保持領域との対向部位とは異なる前記保持領域との対向部位を有する面である、リテーナを開示する。

【0063】

さらに、本願は、一実施形態として、前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは、前記第１の固定面を前記リテーナ保持部材に固定するために前記第１の固定面に埋め込まれた磁性部材と、前記第２の固定面を前記リテーナ保持部材に固定するために前記第２の固定面に埋め込まれた磁性部材と、を含む、リテーナを開示する。

【0064】

さらに、本願は、一実施形態として、前記複数のリテーナ本体の少なくとも１つは正多角柱の形状を有し、前記正多角柱の側面はそれぞれ、前記側面を前記リテーナ保持部材に固定するために前記側面に埋め込まれた磁性部材を含む、リテーナを開示する。

【0065】

さらに、本願は、一実施形態として、多角形基板を保持して研磨パッドに向けて押圧するトップリングであって、回転シャフトと、前記回転シャフトに固定されたフランジと、前記フランジに取り付けられたリテーナ保持部材と、前記リテーナ保持部材に取り付けられた上記のいずれかに記載のリテーナと、を含む、トップリングを開示する。

【0066】

さらに、本願は、一実施形態として、前記リテーナ保持部材は、前記リテーナ本体との対向面に配置された磁石または電磁石を含む、トップリングを開示する。

【0067】

さらに、本願は、一実施形態として、前記リテーナ保持部材は、前記リテーナ本体が前記保持領域から離れる方向へ変位するのを禁止するように前記リテーナ本体と当接する当接面を有する、トップリングを開示する。

【0068】

さらに、本願は、一実施形態として、前記リテーナ本体の前記第１の固定面および前記第２の固定面には、前記リテーナ本体の延伸方向に沿って複数のボス穴が形成され、前記リテーナ保持部材の前記リテーナ本体との対向面には、前記リテーナ本体の前記第１の固定面および前記第２の固定面の前記ボス穴に対応する位置に複数のボスが設けられている、トップリングを開示する。

【0069】

さらに、本願は、一実施形態として、前記複数のボス穴は、前記リテーナ本体の延伸方向の中心に対して回転対称な位置に形成される、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、上記のいずれかに記載のトップリングと、研磨パッドを保持するように構成された研磨テーブルと、を有する、基板処理装置を開示する。

【符号の説明】

【0071】

３ リテーナ本体
３ａ 第１の面
３ｂ 第２の面
３ｃ 第３の面
３ｄ 第４の面
３ｅ ボス穴
３ｆ ボス穴
１７ フランジ
１８ トップリングシャフト
３０ リテーナ
３４ 磁性部材
３６ 磁石
３７ リテーナ保持部材
３７ａ 側壁
３７ａ－１ 当接面
３７ｂ 側壁
３７ｂ－１ 当接面
３７ｅ ボス
３９ 保持領域
３００ 研磨ユニット
３０２ トップリング
３５０ 研磨テーブル
３５２ 研磨パッド
１０００ 基板処理装置
ＷＦ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】