(57)【要約】【課題】特に小振幅振動式のＣＡＲＥ装置において、キンク等を生じない被加工物の良好な研磨を行うことができる加工用ヘッドを提供する。【解決手段】主軸１に固定される第１ベース板２と、第１ベース板２の板面に沿って配設された第２ベース板３と、当該第２ベース板３を第１ベース板２に対しその板面に垂直な方向にのみ相対移動可能に案内する案内手段を構成する軸部材２２および案内穴７１と、第１ベース板２に対する第２ベース板３の相対移動に応じて変化する荷重を受けるように配設されたロードセル５とを備える。【選択図】        図１
2020011353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に固定される第１ベース板と、第１ベース板の板面に沿って配設された第２ベース板と、当該第２ベース板を前記第１ベース板に対しその板面に垂直な方向にのみ相対移動可能に案内する案内手段と、前記第１ベース板に対する前記第２ベース板の相対移動に応じて変化する荷重を受けるように配設された荷重検出手段とを備える加工用ヘッド。
【請求項２】
前記案内手段は、前記第１ベース板ないし前記第２ベース板の一方に立設された軸部材と、前記第１ベース板ないし前記第２ベース板の他方に形成されて前記軸部材の外周に摺動可能に嵌装された案内穴とで構成されている請求項１に記載の加工用ヘッド。
【請求項３】
前記軸部材はその外周に形成された雄ねじ部を前記第１ベース板ないし前記第２ベース板に形成された雌ねじ部に螺合させて前記第１ベース板ないし前記第２ベース板に立設されている請求項２に記載の加工用ヘッド。
【請求項４】
前記軸部材はその軸中心に形成された雌ねじ部に、前記第１ベース板ないし前記第２ベース板側から雄ねじ部材を螺合させて前記第１ベース板ないし前記第２ベース板に立設されている請求項２に記載の加工用ヘッド。
【請求項５】
前記荷重検出手段は、前記第１ベース板と前記第２ベース板の間に配設されてこれらベース板の相対移動に応じて引張り変形ないし圧縮変形させられるロードセルである請求項１ないし４にいずれかに記載の加工用ヘッド。
【請求項６】
前記第２ベース板に被加工物を保持する保持部材を着脱可能に設けた請求項１ないし５のいずれかに記載の加工用ヘッド。
【請求項７】
前記第１ベース板と前記第２基盤の離間間隔を制限する規制手段を設けた請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の加工用ヘッド。
【請求項８】
前記ロードセルは一端が前記第１ベース板ないし前記第２ベース板の一方に固定されるとともに、他端に突設された荷重受け部の雄ねじ部にナット部材が装着されており、前記ナット部材は、前記第１ベース板ないし第２ベース板の他方に設けられた前記ナット部材よりもやや内径の大きい開口内に位置させられている請求項５に記載の加工用ヘッド。
【請求項９】
前記ナット部材は前記第１ベース板ないし前記第２ベース板の他方に形成された凹状曲面に当接してこれに沿って摺動可能に設けられている請求項８に記載の加工用ヘッド。
【請求項１０】
前記第１ベース板と第２ベース板を同材質とした請求項１ないし９のいずれかに記載の加工用ヘッド。
【請求項１１】
小振幅振動式の触媒基準加工において、キンク対策として使用する請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の加工用ヘッド。
【請求項１２】
前記触媒基準加工には、触媒基準研磨および触媒基準クリーニングの少なくとも一方が含まれる請求項１１に記載の加工用ヘッド。
【請求項１３】
ヘッドが保持する被加工物の保持面側状態とヘッドと装置による主加工時荷重の関係で、主加工動作の際に加工加重が加えられてもヘッドが保持する被加工物の保持面側に存在するうねりや反りや表面粗さの少なくともいずれかを吸収しつつ、ヘッドに存在している潰れシロが残ることを特徴とする加工用ヘッド。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の加工用ヘッドを用いた加工装置であって、パッドないし被加工物を保持させ、これを被加工物ないしパッドに主加工動作前に押し付け、その後、主加工動作である振幅運動を行うことで触媒膜剥がれを防いでいることを特徴とする加工用ヘッド搭載の加工装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の加工用ヘッドに対応する触媒パッドであって、触媒パッド側が主加工動作の際に加工荷重が加えられてもパッドに存在している潰れシロが残ることを特徴とする加工用触媒基準パッド。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれかに記載の加工用ヘッドで加工した被加工物の表面にあったキンクが、加工前や加工中に比べて少なくとも９９％以下に低減していることを特徴とする被加工物。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６の少なくともいずれかに記載の加工用ヘッドを搭載した加工装置について、加工装置で用いる加工用パッドの表面状態を検査し加工用パッドの寿命検知を行っていることを特徴とする加工装置。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７の少なくともいずれかに記載の加工用ヘッドとの間で、被加工物の受け渡しを行う搬送用ハンドの被加工物が当接する部分に少なくとも潜傷対策としてバッキング材か研磨パッドに使用される材料のいずれかが使用され吸引方式で被加工物を保持してから搬送することを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加工用ヘッドに関し、特に、小振幅振動式の触媒基準研磨（ＣＡＲＥ）装置や触媒基準クリーニング装置に好適に使用できる振幅振動式加工用ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板研磨装置としては大径の回転パッド周面上に、小径の回転研磨ヘッドに保持させたウェハを当接させつつ研磨する方式のものが他社は主流であり、ここでは、特許文献１の図３に示されるような研磨ヘッドが使用されていた。ここで使用されている研磨ヘッドは、ボール軸受によって研磨ヘッドが回転パッドの周面の傾きに倣うように姿勢変化可能としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２８１６１
【特許文献２】ＷＯ１６／１０８２８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に示されているように、ＣＡＲＥ装置として画期的な小振幅振動式のものが提案されており、このような小振幅振動式のＣＡＲＥ装置にボール軸受式の上記従来の研磨ヘッドを使用すると、パッドの小振幅振動に伴う往復加速度を受けて研磨ヘッドの姿勢が変動し、ウェハにキンク（半導体ステップに生じる欠陥。GaNの２inch基板で１μm×１μmの範囲を撮像したAFM画像を図９に示す）が発生するという問題があった。なお、特許文献１に記載の従来回転方式は等速円運動の力を受けて研磨ヘッドの姿勢が変動しているのでヘッドに発生する加工原理が異なる。そのため上記小振幅運動の往復加速度による問題は発見されておらず、従って上記対策向けのヘットは考案されていなかった。
【０００５】
また、ＣＡＲＥ装置では研磨ヘッド（すなわちウェハ）のパッドへの押付圧を精密に管理する必要があることから、押付圧を研磨ヘッド部分で正確に測定したいという要請もあった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、特に小振幅振動式のＣＡＲＥ装置において、キンク等を生じない被加工物の良好な研磨を行うことができる加工用ヘッド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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明の加工用ヘッドでは、主軸（１）に固定される第１ベース板（２）と、前記第１ベース板（２）の板面に沿って配設された第２ベース板（３）と、当該第２ベース板（３）を前記第１ベース板（２）に対しその板面に垂直な方向にのみ相対移動可能に案内する案内手段（２２，７１，７２）と、前記第１ベース板（２）に対する前記第２ベース板（３）の相対移動に応じて変化する荷重を受けるように配設された荷重検出手段（５）とを備える。
【０００８】
本第１発明において、加工工程を行う場合には、第２ベース板にパッドないし被加工物を保持させ、これを被加工物ないしパッドに主加工動作前に押し付ける。その後、主加工動作である振幅運動を行う。この際、被加工物ないしパッドが往復小振幅振動させられても、第２ベース板は、案内手段によって第１ベース板に対して垂直な方向にのみ移動するように規制されているから、往復加速度を受けても第２ベース板の姿勢が不安定になることはない。これにより、キンク等を生じることなく被加工物を良好に研磨することができる（GaNの２inch基板で１μm×１μmの範囲を撮像したAFM画像を図８に示す）。そしてこの時、被加工物ないしパッドに対する押付圧は、案内手段によって規制された第２ベース板の第１ベース板に対する相対移動に応じて変化する荷重として荷重検出手段によって検出される。なお、被加工物は、例えば、ＳｉＣやＧａＮやサファイアや酸化ガリュウムやダイヤモンドやアルミニウムガリウムナイトライドやシリコンなどの基板、酸化物の基板、セラミックの基板、エピタキシャル成長膜や成膜面、３元素混晶、４元素混晶、SiかCかGaかNかAlかOの少なくともいずれかの成分を有する物などである。被加工物は、四角や円筒や扇形や円形など任意の立体形状でもよい。すなわち、被加工物は、基板に限定されない。
【０００９】
本第２発明の加工用ヘッドでは、前記案内手段は、前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）の一方に立設された軸部材（７１，７２）と、前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）の他方に形成されて前記軸部材（７１，７２）の外周に摺動可能に嵌装された案内穴（２２）とで構成されている。
【００１０】
本第２発明では案内手段を簡易に構成することができる。
【００１１】
本第３発明の加工用ヘッドでは、前記軸部材（７１）はその外周に形成された雄ねじ部を前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）に形成された雌ねじ部（３４）に螺合させて前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）に立設されている。
【００１２】
本第３発明では、軸部材を簡易に構成することができるとともに軸径を細くして摺動摩擦を小さくすることができる。
【００１３】
本第４発明の加工用ヘッドでは、前記軸部材（７２）はその軸中心に形成された雌ねじ部（７２１）に、前記第１ベース板（２）側ないし前記第２ベース板（３）側から雄ねじ部材（７３）を螺合させて前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）に立設されている。
【００１４】
本第４発明では、軸部材を簡易に構成することができるとともに軸部材の芯出しを容易に行うことができる。
【００１５】
本第５発明の加工用ヘッドでは、前記荷重検出手段は、前記第１ベース板（２）と前記第２ベース板（３）の間に配設されてこれらベース板（２，３）の相対移動に応じて引張り変形ないし圧縮変形させられるロードセル（５）である。
【００１６】
本第６発明の加工用ヘッドでは、前記第２ベース板（３）に、被加工物を保持する保持部材（４６）を着脱可能に設ける。
【００１７】
本第６発明によれば、被加工物の形状が変わっても保持部材を取り換えるだけで容易に対応することができる。
【００１８】
本第７発明の加工用ヘッドでは、前記第１ベース板（２）と前記第２ベース板（３）の離間間隔を制限する規制手段（７１，７２）を設ける。
【００１９】
本第７発明によれば、第１ベース板と第２ベース板の離間間隔を荷重検出に必要な最小限とすることによって案内手段にこじりが生じることが回避される。
【００２０】
本第８発明の加工用ヘッドでは、前記ロードセル（５）は一端が前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）の一方に固定されるとともに、他端に突設された荷重受け部（５４）の雄ねじ部にナット部材（５５）が装着されており、前記ナット部材（５５）は、前記第１ベース板（２）ないし第２ベース板（３）の他方に設けられた前記ナット部材（５５）よりもやや内径の大きい開口（３３）内に位置させられている。
【００２１】
本第８発明によれば、第１ベース板と第２ベース板の組み付け時に、ロードセルに突設された荷重受け部が常に開口の軸心に位置決めされ芯出しされる。
【００２２】
本第９発明の加工用ヘッドでは、前記ナット部材（５５）は前記第１ベース板（２）ないし前記第２ベース板（３）の他方に形成された凹状曲面（５６ａ）に当接してこれに沿って摺動可能に設けられている。
【００２３】
本第９発明によれば、第１ベース板と第２ベース板の組み付け時に、ナット部材が凹状曲面上を適宜摺動して荷重受け部にこじりを生じることが回避される。
【００２４】
本第１０発明の加工用ヘッドでは、前記第１ベース板と第２ベース板を同材質とする。
【００２５】
本第１１発明の加工用ヘッドでは、小振幅振動式の触媒基準加工において、キンク対策として使用する。
【００２６】
本第１２発明の加工用ヘッドでは、前記触媒基準加工には、触媒基準研磨および触媒基準クリーニングの少なくとも一方が含まれる。
【００２７】
本第１３発明の加工用ヘッドでは、ヘッドが保持する被加工物の保持面側状態とヘッドと装置による主加工時荷重の関係で、主加工動作の際に加工加重が加えられてもヘッドが保持する被加工物の保持面側に存在するうねりや反りや表面粗さの少なくともいずれかを吸収しつつ、ヘッドに存在している潰れシロが残ることを特徴としている。
【００２８】
本第１４発明は、本第１発明ないし本第１３発明のいずれかに記載の加工用ヘッドを用いた加工装置であって、パッドないし被加工物を保持させ、これを被加工物ないしパッドに主加工動作前に押し付け、その後、主加工動作である振幅運動を行うことで触媒膜剥がれを防いでいることを特徴とする。
【００２９】
本第１５発明は、本第１発明ないし本第１４発明のいずれかに記載の加工用ヘッドに対応する触媒パッドであって、触媒パッド側が主加工動作の際に加工荷重が加えられてもパッドに存在している潰れシロが残ることを特徴とする。
【００３０】
本第１６発明は、本第１発明ないし本第１５発明のいずれかに記載の加工用ヘッドで加工した被加工物であって、その表面にあったキンクが、加工前や加工中に比べて少なくとも９９％以下に低減していることを特徴とする。ただし、加工前の表面状態によってはキンクが見えないほどAFMで見た際に表面が荒れている場合も存在する。例えばステップテラス構造も表面が荒れていて見えない場合など、その場合は、表面にキンクが100％存在していると仮定して計算した場合とする（理由はこれから除去するためでキンクが出てすらいないと比較できないため）。また、ステップテラスが結晶のカットした方位などによっては発生しない場合は、Raが加工前と比較して少なくとも９９％以下（カットした結晶の方位が持つ理論値に近づく値）とする。
【００３１】
本第１７発明の加工装置は、本第１発明ないし本第１６発明の少なくともいずれかに記載の加工用ヘッドを搭載した加工装置について、加工装置で用いる加工用パッドの表面状態を検査し加工用パッドの寿命検知を行っていることを特徴とする。
【００３２】
本第１７発明によれば、カメラやレーザによって加工用パッド表面形状の確認や寿命検知を行うことができる。
【００３３】
本第１８発明の加工装置は、本第１発明ないし本第１７発明のいずれかに記載の加工用ヘッドとの間で、被加工物の受け渡しを行う搬送用ハンドの被加工物が当接する部分に少なくとも潜傷対策としてバッキング材が使用され吸引方式で被加工物を保持してから搬送することを特徴とする。
【００３４】
本第１８発明によれば、バッキング材か研磨パッドに使用される材料のいずれかを使用することで、保持面に傷や潜傷が発生しないように工夫している。特に、被加工物の加工面を被加工物の形状が薄い場合など触れる必要があるが、その際にバッキング材か研磨パッドに使用される材料のいずれかを使用することで、加工面に傷や潜傷が発生しないようにしている（好ましくは研磨パッドの材質の場合は仕上げ用の研磨パッドの材質）。搬送用ハンドの被加工物外周にもリテーナを取り付けることで搬送用ハンドから加工用ヘッドへの被加工物の受け渡しを正確に行えるようになる。
【００３５】
上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明の加工用ヘッドによれば、特に小振幅振動式のＣＡＲＥ装置において、キンク等を生じない被加工物の良好な研磨を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態における、加工用ヘッドの全体断面図である。
【図２】加工用ヘッドを上方から見た全体斜視図である。
【図３】加工用ヘッドを下方から見た全体斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態における、加工用ヘッドの全体断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態における、加工用ヘッドの要部断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態における、加工用ヘッドの要部断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態における、加工用ヘッドの要部断面図である。
【図８】小振幅振動式研磨で本発明のヘッドを用いた場合における、被加工物（基板）表面のAFM測定画像である。
【図９】小振幅振動式研磨で従来ヘッドを用いた場合における被加工物（基板）表面のAFM測定画像である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。
【００３９】
（第１実施形態）
図１には本発明の第１実施形態における加工用ヘッドの全体断面図を示す。また、第２図には上記加工用ヘッドを上方から見た斜視図を、第３図には加工用（ヘッドを下方から見た斜視図をそれぞれ示す。加工用ヘッドＨは円筒状の主軸１の下端に固定されている。すなわち、加工用ヘッドＨは回転モータ（図示略）によって回転させられる上記主軸１の下端面に直接ねじ固定された円形の第１ベース板２と、第１ベース板２に沿ってその下方に設けられた同形の第２ベース板３とを備えている。なお、第２ベース板３は本実施形態では製作上の理由により同径の上側板３１と下側板３２を重ねて構成されている。第２ベース板３にはその下面に、被加工物としてのウェハを吸引保持するための詳細を後述する保持ベース板４がねじ固定されている。
【００４０】
主軸１の下端開口内には板状の取付け台座５１が水平姿勢で設けられて、その中心部下面に荷重検出手段としてのロードセル５が固定されている。ロードセル５としては例えば（株）共和電業製のLUX-B-ID等が使用できる。取付け台座５１は主軸１の内周段付面にねじ固定されており、ロードセル５は、その筐体の頂面中心に形成された雌ねじ部５２に、取付け台座５１の板面を上下に貫通させた雄ねじ部材５３が螺合させられて取付け台座５１の下面に固定されている。ロードセル５の筐体の大部分は第１ベース板２に設けた開口２１内に位置し、筐体底面からはその下方の第２ベース板３に設けた円形有底の開口３３内へねじ形状の荷重受け部５４が突出している。
【００４１】
荷重受け部５４の先端雄ねじ部には摺動ナット５５が螺着されている。摺動ナット５５は下面が下方へ膨出する円弧面５５ａとなっている。開口３３の底面上には、下方へ円弧状に凹陥する凹状曲面５６ａを形成した受けリング５６が、所定数のシム板６１を介して設置されており（ただし、シム板は必ずしも設けなくても良い）、上記摺動ナット５５の円弧面５５ａが、受けリング５６の凹状曲面５６ａに、これに沿って摺動可能に当接している。
【００４２】
第１ベース板２の板面には、主軸１の軸心を中心とした周方向等間隔の四ケ所（すなわち９０度間隔）に円形の案内穴２２が貫通形成されて、これら案内穴２２内に軸部材としての案内ボルト７１が挿入されている。各案内穴２２内には下方から筒状の滑り軸受２３が挿入してあり（軸受２３は上方からでも良い）、滑り軸受２３の下端フランジが第２ベース板３（より正確には上側板３１）上面の座ぐり部３１１内に位置している。案内ボルト７１の軸部は滑り軸受２３の筒内周に接してこれを下方へ貫通し、案内ボルト７１先端部外周の雄ねじ部が第２ベース板３の上側板３１に形成された雌ねじ部３４内に螺入させられている。これら滑り軸受２３を設けた案内穴２２と案内ボルト７１によって案内手段が構成されている。
【００４３】
また、案内ボルト７１の頭部７１１は軸部よりも大径の平行な切欠きを有する円形状としてあり（図２）、頭部７１１の下面と第１ベース板２の上面との間には所定数のシム板６２が介設されている（ただし、シム板は必ずしも設けなくても良い）。このような頭部７１１を有する案内ボルト７１は第１ベース板２と第２ベース板３の離間間隔を制限する規制手段としても機能している。
【００４４】
第２ベース板３の下面にねじ固定された保持ベース板４には下面中心部に吸引部４１が形成されている。吸引部４１には、ウェハの外形に倣った内周形状のリング壁４２が突出形成され、その内部にはクッション材４３が接合されている。もしくは、バッキング材が付いている。保持ベース板４の中心部内には複数の吸引空気流路４４が平行に形成されてその下端はクッション材４３の吸引口４５（図３）とつながるかたちで開口している。なお、ＣＡＲＥ加工で加工効率を上げるために被加工物としてのウェハに電界を作用させる場合があり、この場合はクッション材を導電ゴム等の導電性材料にすれば、もしくは、クッション材の表面に成膜などを施し表面の電気抵抗を下げれば、これを電界発生用の電極として利用することができる。この場合には、ロードセルとの間に絶縁体等を設けてロードセルに電気的影響が及ばないような構造とする。
【００４５】
第２ベース板３を第１ベース板２へ取り付ける際には、案内穴２２内の滑り軸受２３の筒内に挿入された案内ボルト７１の雄ねじ部を第２ベース板３の雌ねじ部３４内に螺入させるが、この際にシム板６１，６２の枚数（すなわち全体の厚み）を適当に設定することによって、案内ボルト７１を締め付けた状態でロードセル５の荷重受け部５４に所望の圧縮荷重が印加されるようにし、かつこの時、第２ベース板３の上面と第１ベース板２の下面が平行になって、これらの間に、ロードセル５の使用中の最大変位量（例えば２０μｍ）を確保するための隙間（例えば０．１ｍｍ）Ｓが確保される。言い換えると、第１ベース板２と第２ベース板３の離間間隔はＳに規制されている。この場合の隙間Ｓは、ロードセル５の最大変位を保証できる最小範囲のものとするのが、摺動時の案内ボルト７１のこじりを回避する点でより好ましい。
【００４６】
ここで、ロードセル５の荷重受け部５４の先端に開口３３よりやや小径の軸対称形の摺動ナット５５が螺着されていることによって、第２ベース板３の第１ベース板２への取り付け時に、荷重受け部５４が開口３３のほぼ軸心に位置決めされ容易に芯出しされる。さらに、案内ボルト７１が主軸１の軸線に対して左右対称位置にあるから主軸1の軸線を支点とした曲げモーメント方向のこじりに強い。さらに、第２ベース板３を第１ベース板２に平行に取り付ける際の調整が容易であるとともに、両基板２，３の平行度を調整する際に摺動ナット５５が受けリング５６上で摺動することによって、ねじ形状をなす荷重受け部５４にこじりを生じることが防止される。
【００４７】
ウェハ研磨時には、保持ベース板４の吸引部４１（より正確にはクッション材４３の下面）にウェハを吸引した状態でウェハの研磨面たる下面をパッドに当接させる（なお下面の一部は近接した状態でも良い）。その後、加工用ヘッドＨを回転させつつ、パッドを水平面内で往復小振幅振動させる。この際、第２ベース板３（およびこれと一体の保持ベース板４）は、案内手段を構成する滑り軸受２３と案内ボルト７１によって第１ベース板２に対して垂直な方向にのみ移動するように規制されているから、パッドからの往復加速度を受けても加工用ヘッドＨの姿勢が不安定になることはなく、キンク等を生じないウェハの良好な研磨を行うことができる。そしてこの時、加工用ヘッドＨすなわちウェハのパッドに対する押付け圧（荷重）は、案内手段によって規制された第２ベース板３（およびこれと一体の保持ベース板４）の第１ベース板２に対する相対移動に応じてロードセル５の荷重受け部５４が変位させられることによって検出される。なお、ＣＡＲＥ加工の場合には加工液が７０℃程度に加熱されることがあるから、加工用ヘッドＨを構成する部材は耐熱性のあるものが好ましい。そして、第1ベース板２と第2ベース板３は同じ材質の方が熱膨張係数が同じであるため軸に熱膨張係数の影響が出にくいので好ましい。
【００４８】
（第２実施形態）
図４に本発明の第２実施形態における加工用ヘッドの全体断面図を示す。以下、第１実施形態と本実施形態の加工用ヘッドＨの、構造上の相違点を中心に説明する。本実施形態の加工用ヘッドＨでは、案内手段を構成する軸部材を第１実施形態のような案内ボルト７１ではなく、これよりも大径の案内ナット７２としている。すなわち、案内ナット７２の軸部は、案内穴２２内に設置された滑り軸受２３に挿入されて第２ベース板３の座ぐり部３１１へ延びており、軸部下端からはその軸心に沿って雌ねじ部７２１が形成されている。そして、この雌ねじ部７２１に、第２ベース板３の上側板３１内に頭部を位置させた雄ねじ７３が下方から螺入させてある。なお、案内ナット７２の上端頭部７２２は平行な切欠きを有する、より大径の円形状で、頭部７２２下面と第１ベース板２の上面との間には所定数のシム板６２が介設されている。このような頭部７２２を有する案内ナット７２は第１ベース板２と第２基盤３の離間間隔を制限する規制手段としても機能している。なお、雄ねじ７３の頭部にワッシャを装着した構造としても良い。他の構造は第１実施形態と同様である。
【００４９】
このような構造によっても第１実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、第２ベース板３内に設けられた雄ねじ７３を案内ナット７２内に下方から螺入させて当該案内ナット７２を第２ベース板３に固定する構造としているから、ウェハ研磨時に第２ベース板３の移動を第１ベース板２に対して垂直方向のみに規制する役目を果たす、軸部としての案内ナット７２の芯出しをより容易に行うことができる。したがって、軸部たる案内ナット７２の径が大きくなる分摺動抵抗が大きくなる、という問題が無視できる場合には有用な構造である。
【００５０】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では主軸（すなわち加工用ヘッド）を回転させているが、必ずしも回転させる必要はなく、停止したものであっても良いい
上記各実施形態では案内手段を構成する軸部材や案内穴を主軸周りの四か所に等間隔で設けているが、必ずしも四か所に設ける必要はなく、等間隔に三か所等、設置数は特に限定されない。
上記各実施形態では、頭部を備えた案内ボルトないし案内ナットで規制手段を兼用させたが、規制手段を別に設けても良い。
【００５１】
上記第１実施形態における軸部材としては、案内ボルト７１に代えて、例えば六角穴付きなどの全ねじに、内径がねじで外径が円柱形の滑り摺動部をねじ込む構造としても良い。この場合、滑り軸受は省略することも可能である。
上記各実施形態において、ロードセルを第２ベース板側に、軸部材を第１ベース板側に設けるようにしても良い。なお、ロードセルはシングルポイント型等、その形状は特に限定されない。またロードセルは圧縮型に限らず、引張型を使用することもできる。
上記各実施形態では、第２ベース板３と一体の保持ベース板４に被加工物たるウェハを保持させたが、パッドを保持させるようにしても良い。この場合にはウェハを小振幅振動させる。
【００５２】
上記各実施形態では保持ベース板４に吸引部４１を形成したが、図５に示すように保持ベース板４に、上述した構造の吸引部４１を形成した別体の保持部材たるアタッチメント４６を着脱可能にねじ止めする構造としても良い（または、テープ貼りもしくはワックスによる取り付けでも良い）。これによれば、被加工物の形状に応じてアタッチメント４６のみを容易に交換装着することができる。
【００５３】
第１実施形態では案内ボルト７１先端部外周の雄ねじ部を上側板３１の雌ねじ部３４内にねじ込み固定したが、これに代えて図６に示すように、案内ボルト７１先端部外周の雄ねじ部にナット部材７４を螺着し、これを上側板３１の下面に形成した、ナット部材７４よりもやや大径の座ぐり部３１２内に位置させる。このようにすると、案内ボルト７１が座ぐり部３１２のほぼ軸心に位置決めされ容易に芯出しされるとともに、案内ボルト７１の軸部は第２実施形態の案内ナット７２に比して細くできるから摺動抵抗を小さくすることができる。なお、ナット７４にワッシャを装着した構造としても良い。
【００５４】
ロードセルの設置構造は図７に示すようなものとしても良い。すなわち、図７において、第２ベース板３の上側板３１の上下面にそれぞれ座ぐり部３１３，３１４を形成し、これら座ぐり部３１３，３１４内に、ロードセル５の筐体から下方へ突出するねじ形状の荷重受け部５４に装着したナット部材５７，５８をそれぞれ位置させる。そして、両ナット部材５７，５８で上側板３１の中間部を上下から挟み込むようにして荷重受け部５４を上側板３１に固定する。
【００５５】
上記各実施形態ではロードセル５の筐体底面から突出する荷重受け部５４に摺動ナット５５を螺合させる構造としているが、摺動ナットを使用せず、第２ベース板３の上面中心に雌ねじ部を形成して、これに荷重受け部５４の先端をねじ込み固定するようにしても良い。
ＣＡＲＥ加工において、触媒毒を除去するために加工用ヘッドの外周に紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を設ける場合、あるいは紫外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を装置に設ける場合には、作業員の目を保護するために、直接加工状況を視認するのに代えてビデオやカメラを使用して紫外線を物理的に遮断できるようにモニター画面で加工状況を監視する方が好ましい。またこの場合、加工用ヘッドＨを構成する部材は紫外線に耐性のあるものを使用することが好ましく、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６等の金属や樹脂やセラミクス、金や白金、テフロン（デュポン社登録商標）等の紫外線に耐性がある表面処理を施したものを使用することが好ましい。
【００５６】
また、加工用ヘッドの外周に円筒状のガイド板を設けて、当該ガイド板のパッドとの対向面に加工液の流動性を向上させる溝を形成しても良い。また、上記ガイド板は曲面形状やテーパ形状にしても良い。上記ガイド板は電極になっていても良い。
本発明の加工用ヘッドは小振幅振動式のＣＡＲＥ装置に特に好適に使用することができるが、他の研磨装置への利用ももちろん可能である。また、本発明の加工用ヘッドは不純物を除去する触媒基準クリーニングにも使用可能である。例えば、被加工物の表面にはＣＡＲＥにおいて触媒として用いられたＰｔ（白金）などの有害物質が金属汚染として付着する。そこで、表面にＮｉやＦｅ成分からなる触媒を形成したパッドを、加工用ヘッドに保持させた被加工物に当接ないし近接させて主加工動作（例えば小振幅振動）させることによって被加工物の表面に付着したＰｔなどの（株）リガクの全反射蛍光X線などで検知できるレベルの微量成分を除去又は低減（クリーニング）することができる。この場合、Ｐｔ（白金）など代わりに被加工物表面にはＮｉやＦｅ成分が金属汚染物質として付着するが、RCA洗浄などでＮｉやＦｅ成分などは除去可能であるため煮沸王水などを使用しなくても白金などの従来洗浄できないとされていた成分を例えば水と触媒で容易に除去可能になる。通常の洗浄は新たな金属汚染を嫌うが本発明はあえて金属汚染させる代わりに採りにくい他の白金や金などの汚染成分を被加工物表層ごと除去または低減可能なクリーニングである。
【符号の説明】
【００５７】
１…主軸、２…第１ベース板、２２…案内穴（案内手段）、３…第２ベース板、３３…有底開口（開口）、３４…雌ねじ部、４…保持ベース板、４６…アタッチメント（保持部材）、５…ロードセル（荷重検出手段）、５４…荷重受け部、５５…ナット部材、５６…受けリング、５６ａ…凹状曲面、７１…案内ボルト（軸部材、規制手段）、７２…案内ナット（軸部材、規制手段）、７２１…雌ねじ部、７３…雄ねじ部材。
【図１】
2020011353.tif 000003
【図２】
2020011353.tif 000004
【図３】
2020011353.tif 000005
【図４】
2020011353.tif 000006
【図５】
2020011353.tif 000007
【図６】
2020011353.tif 000008
【図７】
2020011353.tif 000009
【図８】
2020011353.tif 000010
【図９】
2020011353.tif 000011