(57)【要約】【課題】平面加工による加工精度を向上させることができる保持装置を提供する。【解決手段】ウェハ保持装置５０は、ウェハ３０に隣接して設けられ被研磨面３１に研磨部材４２を当接させてウェハ３０の研磨を行うときに研磨部材４２の被研磨面３１からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持するガイド装置７０を備えている。そして、ガイド装置７０は、周面のうちの研磨部材４２側に位置する上端部が上記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するように被研磨面３１と同一面上に位置する回転自在の複数のガイドローラ８０を有して構成される。【選択図】図３
2010023122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の被加工面を加工部材を用いて平面加工する加工装置に用いられる保持装置であって、
前記被加工物に隣接して設けられ、前記被加工面に前記加工部材を当接させて前記被加工物の平面加工を行うときに前記加工部材の前記被加工面からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、周面のうちの前記加工部材側に位置する端部が前記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するように前記被加工面と同一面上に位置する回転自在の複数の回転体を有して構成されることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記回転体が、前記被加工面を含む平面に沿って延びる回転軸を中心に回転自在な円筒状のローラ体からなり、前記ローラ体の前記平面側に位置して前記回転軸の軸方向に延びる稜線部分が前記被加工面と同一面上に位置するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記ローラ体には、外周面部に所定深さの切欠溝が周方向に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記被加工物を支持する略円盤状のベース部材を更に備え、
複数の前記ローラ体の前記回転軸が、前記ベース部材の外周部近傍からそれぞれ前記平面に沿って放射状に延びて設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の保持装置。
【請求項５】
前記回転体が、球体からなり、前記球体の前記平面側に位置する球面端部が前記被加工面と同一面上に位置するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項６】
前記ガイド部材が、複数の前記球体をフリーボールとして回転自在に備えたフリーベアリングを有して構成されることを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
【請求項７】
前記被加工物を支持するベース部材を更に備え、
前記回転体が、前記ベース部材の周縁部から外側に向かって外径が連続的に大きくなる円錐台形状のローラ体からなり、前記ローラ体の前記平面側に位置する前記ローラ体の傾斜面上の稜線部分が前記被加工面と同一面上に位置するように配設されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の保持装置と、
前記被加工物の前記被加工面を研磨可能な研磨部材とを備え、
前記研磨部材を前記被加工物の前記被加工面に当接させながら相対移動させて前記被加工物の前記被加工面を研磨するとともに、前記被加工物から周囲へはみ出す前記研磨部材のはみ出し部分を前記回転体が支持するように構成されたことを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの被加工物の被加工面を平坦化する平面加工において被加工物を保持するための保持装置、および、この保持装置を用いた研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハなどの研磨対象物の表面を平坦化する研磨装置として、ウェハをその被研磨面が露出する状態で保持するウェハ保持装置と、このウェハ保持装置に保持されたウェハの被研磨面と対向する研磨パッドが貼り付けられた研磨部材とを備え、これら双方を回転させた状態で研磨パッドをウェハの被研磨面に押し付け、且つ研磨部材を両者の接触面内方向に揺動させてウェハを研磨する構成のものが知られている。また、このような機械的研磨に加え、研磨パッドとウェハとの接触面に研磨剤（研磨液）を供給して研磨剤の化学的作用により上記研磨を促進させる化学的機械的研磨を行うＣＭＰ装置も知られている。
【０００３】
この種の研磨装置として、例えば、ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装置や、ウェハよりも径が大きい研磨パッドを用いる（コンベンショナルの）研磨装置が知られている。ウェハよりも径が小さい研磨パッドを用いる研磨装置では、例えば、ウェハチャックにウェハがその被研磨面を上方に向けて（フェイスアップ状態で）真空吸着され、ウェハチャックとともに回転駆動される。このウェハの上方にこれと対向して研磨ヘッドが配設されており、この研磨ヘッドはウェハの被研磨面と接触する研磨パッドを貼り付けた研磨部材を有して構成される。このような構成の研磨装置を用いたウェハの研磨加工は、研磨パッドを回転させながらウェハチャックに回転保持されたウェハの被研磨面に当接させて行われ、このとき、研磨パッドは回転しながらウェハに対して水平方向へ往復運動をすることで、ウェハの全表面が均一に研磨加工される。
【０００４】
ところで、このような研磨装置においては、研磨パッドを水平移動させてウェハの端部近傍を研磨するときに、研磨パッドがウェハに対してはみ出した（オーバーハングした）状態となる。このとき、上述のような研磨装置では、研磨パッド（研磨部材）がウェハに対してはみ出したときに研磨パッドが垂れ下がり状態となって、ウェハに偏荷重が作用して研磨圧力の分布に変化が生じやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、ウェハの被研磨面と同一高さ位置にガイド面を有するリテーナ（リテーナリング）を設けたウェハチャックが考案されている（例えば、特許文献１を参照）。これにより、リテーナが研磨パッドのはみ出し部分（オーバーハング部分）をウェハの被研磨面と同一高さ位置で支持することで、ウェハに偏荷重が作用するのを防止することができる。
【特許文献１】特開２０００−３１７８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ウェハチャックにおいて、リテーナはウェハチャックに固定されてウェハチャックとともに一体に回転をすることになるが、研磨パッドとリテーナとは相対回転して接触しているため、研磨パッドおよびリテーナの双方に摩擦力や摩擦熱などが印加されることになる。これにより、研磨パッドがダメージを受けたり、リテーナが摩耗して被研磨面とリテーナのガイド面との間で段差が生じて研磨パッドが傾くことによりウェハに偏荷重が作用したりすることで、ウェハ研磨での所望の加工精度（平坦度）を確保することが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、平面加工による加工精度を向上させることができる保持装置、および、この保持装置を用いた研磨装置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】
【０００８】
このような目的達成のため、本発明に係る保持装置は、被加工物の被加工面を加工部材を用いて平面加工する加工装置に用いられる保持装置であって、被加工物に隣接して設けられ、被加工面に加工部材を当接させて被加工物の平面加工を行うときに加工部材の被加工面からのはみ出し部分の少なくとも一部を支持する支持部材を備え、支持部材は、周面のうちの加工部材側に位置する端部が上記はみ出し部分の少なくとも一部を支持するように被加工面と同一面上に位置する回転自在の複数の回転体を有して構成される。
【０００９】
さらに、本発明に係る研磨装置は、上記構成の保持装置と、被加工物の被加工面を研磨可能な研磨部材とを備え、研磨部材を被加工物の被加工面に当接させながら相対移動させて被加工物の被加工面を研磨するとともに、前記被加工物から周囲へはみ出す研磨部材のはみ出し部分を回転体が支持するように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、平面加工による加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の第１実施形態に係る保持装置（ウェハ保持装置）を備えた研磨装置の代表例であるＣＭＰ装置（化学的機械的研磨装置）を図１に示している。
【００１２】
ＣＭＰ装置１は、被研磨物たる半導体ウェハ（以下、ウェハと称する）３０を保持可能なウェハ保持装置５０と、このウェハ保持装置５０の上方位置に設けられ、ウェハ保持装置５０上に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と対向する研磨パッド４２が取り付けられた研磨部材４１を保持してなる研磨ヘッド４０とを備えて構成されている。なお、ウェハ保持装置５０は、ウェハ３０をその上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置６０と、この吸着装置６０の側方位置に隣接して設けられ、ウェハ３０の研磨時にウェハ３０からその周囲へはみ出す研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）のはみ出し部分（オーバーハング部分）を支持するガイド装置７０とを備えて構成されている。
【００１３】
このＣＭＰ装置１では、研磨パッド４２の寸法（直径）はウェハ３０の寸法（直径）よりも小さく（すなわち研磨パッド４２はウェハ３０よりも小径であり）、研磨パッド４２をウェハ３０に接触させた状態で双方を相対移動させることにより、ウェハ３０の被研磨面（上面）３１全体を研磨できるようになっている。また、このとき、研磨ヘッド４０の揺動運動によって研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）の一部が一時的にウェハ３０の被研磨面３１からその周囲（図１において右方）へはみ出すようになっており、これによりウェハ３０の被研磨面３１のエッジ部近傍をも研磨できるようになっている。
【００１４】
これらウェハ保持装置５０と研磨ヘッド４０とを支持する支持フレーム２０は、水平な基台２１と、この基台２１上にＹ方向（紙面に垂直な方向でこれを前後方向とする）に延びて設けられたレール（図示せず）上をＹ方向に移動自在に設けられた第１ステージ２２と、この第１ステージ２２から垂直（Ｚ方向）に延びるように設けられた垂直フレーム２３と、この垂直フレーム２３の上部に設けられた第２ステージ２４と、この第２ステージ２４上から水平（Ｘ方向）に延びるように設けられた水平フレーム２５と、この水平フレーム２５上をＸ方向（左右方向）に移動自在に設けられた第３ステージ２６とを有して構成されている。
【００１５】
第１ステージ２２内には第１電動モータＭ１が設けられており、これを回転駆動することにより第１ステージ２２を上記レールに沿ってＹ方向に移動させることができる。また、第３ステージ２６内には第２電動モータＭ２が設けられており、これを回転駆動することにより第３ステージ２６を水平フレーム２５に沿ってＸ方向に移動させることができる。このため、上記電動モータＭ１，Ｍ２の回転動作を組み合わせることにより、第３ステージ２６をウェハ保持装置５０（吸着装置６０）上方の任意の位置に移動させることが可能である。
【００１６】
研磨ヘッド４０は第３ステージ２６から下方に垂直に延びて設けられたスピンドル２９の下端部に取り付けられている。このスピンドル２９は第３ステージ２６内に設けられた第４電動モータＭ４を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより研磨ヘッド４０全体を回転させて研磨パッド４２をＸＹ平面（水平面）内で回転させることができる。
【００１７】
吸着装置６０は基台２１上に設けられたテーブル支持部２７から上方に垂直に延びて設けられた回転軸２８の上端部に水平姿勢に取り付けられている。この回転軸２８はテーブル支持部２７内に設けられた第３電動モータＭ３を回転駆動することにより回転されるようになっており、これにより吸着装置６０をＸＹ平面（水平面）内で回転させることができる。
【００１８】
吸着装置６０は、セラミック材料等を用いて円盤状に形成され、上面側に形成された吸着部６１においてウェハ３０を吸着保持可能に構成されている。この吸着部６１は、詳細図示を省略するが、上面に多数のピン形状の突起（図示せず）が形成された構成となっており、この突起の間に位置する凹部には、図示しない真空源（真空ポンプ）に繋がる多数の吸着穴（図示せず）が設けられている。そして、ウェハ３０の裏面（被吸着面）３２を吸着部６１（突起）の上面に接触させて吸着穴に負圧を作用させることで、ウェハ３０の被吸着面３２が吸着部６１（すなわち、吸着装置６０）の上面に真空吸着されるようになっている。このようにして、ウェハ３０の被吸着面３２が吸着部６１（突起）の上面に真空吸着された状態で、ウェハ３０が吸着装置６０に吸着保持される。
【００１９】
さて、ガイド装置７０は、研磨ヘッド４０の揺動軌跡の直下に位置するように、吸着装置６０の側方に隣接してテーブル支持部２７上に設けられている。このガイド装置７０は、図２および図３に示すように、テーブル支持部２７上に固設された支持台７１と、この支持台７１上に設けられ、水平面内で所定の曲率（吸着部材６０の外周部に沿った曲率）を有して形成された内側板７２、この内側板７２に一定の間隔を有して対向配置された外側板７３、およびこれら側板７２，７３の下端部間を繋いで連結させる平面視略扇形状の底板７４からなるフレーム部材７５と、内側板７２および外側板７３の間で放射状等間隔に水平方向に延びて形成された複数の支持軸７６と、この支持軸７６に軸受部材（図示しない）を介して回転自在に支持された複数のガイドローラ８０とを有して構成される。
【００２０】
各ガイドローラ８０は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるいは、テフロン（登録商標）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料を用いて中空円筒状に形成されており、吸着装置６０の外周部近傍位置から水平な姿勢で放射状等間隔にそれぞれ配置されている。また、各ガイドローラ８０の外周面上端部（稜線部分）は吸着装置６０に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と同じ高さとなるように設定されている。
【００２１】
各ガイドローラ８０の外周部には、周方向に沿って所定の深さを有する一対の切欠溝８１が形成されており、ガイドローラ８０の寿命（交換タイミング）を示すインジケータとしての役割を果たすようになっている。このようにすることにより、ガイドローラ８０の外周部の摩耗によって変動する外周面と切欠溝８１との段差の境界を逐次確認することで、ガイドローラ８０の寿命（交換タイミング）を容易に把握することができ、メンテナンス性が向上されるとともに、ガイドローラ８０による研磨パッド４２の支持不良によって偏荷重が生じてウェハ３０の研磨精度が低下するのを未然に防止することができる。なお、ガイドローラ８０の外周部に形成される切欠溝８１の深さは、研磨対象物たるウェハ３０の厚みによって定まるものであり、ウェハ３０の厚さよりも小さく（浅く）設定することが好ましい。
【００２２】
このようなガイド装置７０においては、各ガイドローラ８０の外周面上端部によって形成される稜線部を含む平面領域（水平面内の領域）により、ウェハ３０の被研磨面３１に高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド４２の研磨面が各ガイドローラ８０の外周面上端部に接触可能に構成されている。これにより、ガイドローラ８０（の外周面上端部）が研磨パッド４２のウェハ３０からのオーバーハング部分を支持することができるようになっている。また、ガイドローラ８０が回転する研磨パッド４２に当接してこの研磨パッド４２の回転力によってつれ回りすることにより、ガイドローラ８０の外周面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、フレーム部材７５の内側板７２により、ウェハ３０による被吸着面３２の延長面上での移動を規制できるようになっている。
【００２３】
このような構成のＣＭＰ装置１を用いてウェハ３０の研磨を行うには、まず、吸着装置６０の上面に研磨対象となるウェハ３０を吸着取り付けする（このときウェハ３０の中心は吸着装置６０の回転中心に一致させる）。次に、電動モータＭ３により回転軸２８を駆動して吸着装置６０およびウェハ３０を回転させる。続いて、電動モータＭ１，Ｍ２を駆動して第３移動ステージ２６をウェハ３０の上方に位置させ、電動モータＭ４によりスピンドル２９を駆動して研磨ヘッド４０を回転させる。次に、研磨ヘッド４０を上下動させるエアシリンダ（図示せず）を用いて研磨ヘッド４０を降下させ、研磨パッド４２の下面（研磨面）をウェハ３０の被研磨面３１に押し当てるようにする。
【００２４】
このとき、図示しないエア供給源から研磨ヘッド４０内に所定のエアを供給して、研磨ヘッド４０内のエア圧によりウェハ３０と研磨パッド４２との接触圧を所定の値に設定する。そして、電動モータＭ２を駆動して研磨ヘッド４０をＸ方向に揺動させる。また、このとき同時に、図示しない研磨剤供給装置より研磨剤を圧送し、研磨パッド４２の下面側に研磨剤を供給させる。これにより、ウェハ３０の被研磨面３１は、研磨剤の供給を受けつつウェハ３０自身の回転運動と研磨ヘッド４０の（すなわち研磨パッド４２の）回転および揺動運動とにより研磨される。
【００２５】
ここで、研磨ヘッド４０の揺動運動においては、図３に示すように、ウェハ３０のエッジ部（外周部）近傍の研磨の際に研磨ヘッド４０の一部が一時的にウェハ３０からその周囲（図３において右方）へはみ出すようになっている。このとき、ウェハ３０のエッジ部（外周部）に近接した位置にはウェハ３０の被研磨面３１とほぼ面一でガイド装置７０のガイドローラ８０が配設されるため、研磨部材４１がウェハ３０からはみ出す場合に、研磨部材４１（研磨パッド４２）のウェハ３０からのはみ出し部分をガイド装置７０（ガイドローラ８０）が支持することで、研磨部材４１の偏荷重をガイド装置７０で受けることができ（研磨部材４１がウェハ３０からはみ出していない状態と実質的に同等の状態とすることができ）、ウェハ３０の外周部近傍におけるユニフォーミティ（平坦性）を向上させることができる。すなわち、ウェハ３０のエッジ部（外周部）における均一性等の評価対象外となる領域であるエッジイクスクルージョンを小さくすることが期待できる。
【００２６】
さらに、ガイド装置７０の各ガイドローラ８０は支持軸７６を回転軸として回転可能に保持されているため、研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力を受けて各ガイドローラ８０は（研磨パッド４２の回転力を解放するように）研磨パッド４２につれ回りするようになっている。このため、各ガイドローラ８０が研磨パッド４２の研磨面に当接することで研磨パッド４２の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド４２にねじれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドローラ８０との摩擦などによって研磨パッド４２に付与するダメージを低減するができるため、ウェハ３０の研磨における加工精度を向上させることができる。
【００２７】
また、ガイドローラ８０は研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力によって回転（つれ回り）しながら、研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持するため、このガイドローラ８０の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドローラ８０の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドローラ８０の摩耗による交換頻度が低減されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドローラ８０が研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持（研磨部材４１の偏荷重を防止）することが可能になる。
【００２８】
そして、以上のような構成のウェハ保持装置５０を備えたＣＭＰ装置１によれば、ウェハ３０の研磨を均一に行うことができ、ウェハ３０の加工精度および歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
なお、上述の実施形態において、ガイド装置７０は吸着装置６０に隣接して研磨ヘッド４０の揺動軌跡における直下位置近傍にのみ配設されているが、これに限られるものではなく、吸着装置６０およびウェハ３０の周囲（外周部全体）を囲むように配設してもよい。これによれば、研磨パッド４２（研磨面）の直径がウェハ３０（被研磨面）の直径よりも大きいコンベンショナルの研磨装置に適用した場合でも、研磨パッド４２のはみ出し部分（外周縁部全体）を確実に支持することができる。
【００３０】
また、上述の実施形態において、図１に示すように、研磨部材４１の下方においてウェハ保持装置５０によりウェハ３０が保持される研磨装置について説明したが、これに限られるものではなく、研磨部材の上方においてウェハ保持装置によりウェハが保持される構成の研磨装置にも適用することができる。
【００３１】
さらに、上述の実施形態において、ガイドローラ８０は（中空）円筒状に形成されているが、これに限られるものではなく、図４に示すように、円錐台形状のガイドローラ９０を用いて構成してもよい。このガイドローラ９０が研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持するときに、研磨パッド４２の径方向での周速度の違い（回転中心からの距離が大きくなるほど周速度が大きくなる）に対応して、内側板９２側から外側板９３側に向かって移行するにつれてガイドローラ９０の円周長を大きく（すなわち、ガイドローラ９０のつれ回りによる周速度を大きく）することにより、研磨パッドと、この研磨パッド４２によってつれ回りするガイドローラ９０との接触領域内における互いの回転力のアンバランスを低減させ、研磨パッド４２にねじれが生じるのを防止することができる。
【００３２】
また、上述の実施形態において、ガイド装置７０および吸着装置６０が上下方向に相対移動可能に構成してもよい。これによれば、ガイドローラ８０の摩耗、ガイド装置７０および吸着装置６０の取り付け精度、ウェハ３０の吸着（取付）精度などに関わらず、吸着装置６０に保持されるウェハ３０の被研磨面３１とガイド装置７０の各ガイドローラ８０の外周面上端部（稜線部）との高さが常に同一となるように調整することができる。
【００３３】
次に、第２実施形態に係る保持装置（ウェハ保持装置）について説明する。第２実施形態のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１を図５に示している。なお、この実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成要素は同一の符号を付して、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３４】
ＣＭＰ装置１０１は、第１実施形態の（ウェハ保持装置５０を備えた）ＣＭＰ装置１と同様に、被研磨物たるウェハ３０を保持可能なウェハ保持装置１５０と、ウェハ３０の被研磨面３１と対向する研磨パッド４２が取り付けられた研磨部材４１を保持してなる研磨ヘッド４０とを備えて構成されている。また、ウェハ保持装置１５０は、ウェハ３０をその上面側に着脱自在に吸着保持可能な吸着装置６０と、この吸着装置６０の周囲（外周部全体）を囲むように設けられ、ウェハ３０の研磨時にウェハ３０からその周囲へはみ出す研磨ヘッド４０（研磨パッド４２）のはみ出し部分（オーバーハング部分）を支持するガイド装置１７０とを備えて構成されている。
【００３５】
ガイド装置１７０は、吸着装置６０と同軸に吸着装置６０の周囲を囲むようにテーブル支持部２７上に固設された中空円筒状の支持台１７１と、この支持台１７１の上面に設けられ、複数のガイドボール（球体）１８０を備えたフリーベアリング１７２とを有して構成される。
【００３６】
フリーベアリング１７２は、上方に開口する半球状の収容溝１７４が複数設けられた中空円筒状のハウジング１７３と、各収容溝１７４内に配設された複数の小ボール１７５と、各収容溝１７４内において複数の小ボール１７５によって任意の方向（３６０度）に転がり自在に底部が保持される複数のガイドボール１８０と、ハウジング１７３の上部を覆うキャップ部１７６とを有して構成される。
【００３７】
各ガイドボール１８０は、ステンレスやセラミック等の高い剛性を有する材料、あるいは、テフロンやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料を用いて球状に形成されており、ハウジング１７３内において径方向に２列で周方向等間隔に配置されている（図６を参照）。そして、各ガイドボール１８０は、その上方部がハウジング１７３における各収容溝１７４の開口位置に対応してキャップ部１７６に形成された開口部１７７から上方に突出（露出）しており、キャップ部１７６によってハウジング１７３から離脱しないよう規制保持されている。また、各ガイドボール１８０の最上部（球面端部）は吸着装置６０に保持されたウェハ３０の被研磨面３１と同じ高さとなるように設定されている。
【００３８】
このようなガイド装置１７０においては、各ガイドボール１８０の最上部に位置する頂点（球面端部）を含む平面領域（水平面内の領域）により、ウェハ３０の被研磨面３１に高さが合わされたガイド面が形成されており、このガイド面内で研磨パッド４２の研磨面が各ガイドボール１８０の頂点に接触可能に構成されている。これによりガイドボール１８０（の最上部に位置する頂点）が研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持することができるようになっている。また、ガイドボール１８０が回転する研磨パッド４２に当接してこの研磨パッド４２の回転力によってつれ回りすることにより、ガイドボール１８０の球面の一部分のみが集中的に摩耗することがない。さらには、ガイド部材１７０（フリーベアリング１７２）の内側壁によって、ウェハ３０による被吸着面３２の延長面上での移動を規制できるようになっている。
【００３９】
このような第２実施形態のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１を用いても、第１実施形態の（ウェハ保持装置５０を備えた）ＣＭＰ装置１と同様にしてウェハ３０の研磨を行うことができる。このとき、被研磨物たるウェハ３０の周囲には被研磨面３１とほぼ面一でガイド装置１７０のガイドボール１８０が配設されるため、研磨部材４１がウェハ３０からはみ出す場合に、研磨部材４１（研磨パッド４２）のウェハ３０からのはみ出し部分をガイド装置１７０（ガイドボール１８０）が支持することで、研磨部材４１の偏荷重をガイド装置で１７０受けることができ（研磨部材４１がウェハ３０からはみ出していない状態と実質的に同等の状態とすることができ）、ウェハ３０のエッジ部（外周部）近傍におけるユニフォーミティ（平坦性）を向上させることができる。これにより、第１実施形態のＣＭＰ装置１と同様に、エッジイクスクルージョンを小さくすることが期待できる。
【００４０】
さらに、ガイド装置１７０の各ガイドボール１８０は、任意の方向（３６０度）に回転可能に保持されるため、研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力を受けて各ガイドボール１８０は（研磨パッド４２の回転力を解放するように）研磨パッド４２につれ回りするようになっている。このため、各ガイドボール１８０が研磨パッド４２の研磨面に当接することで研磨パッド４２の回転運動に対して大きな抵抗となることがなく、研磨パッド４２にねじれが生じるのを防止することができる。これにより、ガイドボール１８０との摩擦などによって研磨パッド４２に付与するダメージを低減することができため、ウェハ３０の研磨における加工精度を向上させることができる。
【００４１】
また、ガイドボール１８０は研磨部材４１（研磨パッド４２）の回転力によって回転（つれ回り）しながら、研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を支持するため、ガイドボール１８０の一部分のみが集中的に摩耗することがないので、ガイドボール１８０の寿命を延ばすことができる。このため、ガイドボール１８０の摩耗による交換頻度が低減されメンテナンス性が向上するとともに、ガイドボール１８０が研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を精度良く長期に亘り安定して支持することが可能になる。
【００４２】
さらに、ガイド装置１７０はウェハ３０の周囲を囲むように配設されているため、研磨ヘッド４０をＸＹ方向（水平面内）の広範囲に揺動させても研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分をガイド装置１７０が支持することができるため、ウェハ３０の研磨における平坦性をより向上させることができる。
【００４３】
そして、以上のような構成のウェハ保持装置１５０を備えたＣＭＰ装置１０１によれば、ウェハ３０の研磨を均一に行うことができ、ウェハ３０の加工精度および歩留まりを向上させることができる。
【００４４】
なお、上述の実施形態において、研磨パッド４２の直径はウェハ３０の直径よりも小さくなっているが、これに限られるものではなく、研磨パッド（研磨面）の直径がウェハ３０（被研磨面３１）の直径よりも大きくなるように（コンベンショナルの研磨装置として）構成されてもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態において、ガイド装置１７０は吸着装置６０（およびウェハ３０）の周囲を囲むようにしてテーブル支持部２７上に固設されているが、これに限られるものではなく、ガイド装置を吸着装置に取り付けて、ガイド装置が吸着装置の中心軸を回転軸として吸着装置と一体的に回転する構成としてもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態において、ガイド装置のハウジング内に常時供給されるエア圧によってガイドボールを浮上させることで研磨パッド４２のウェハ３０からのはみ出し部分を常に一定圧で支持するように構成してもよい。
【００４７】
なお、上述した実施形態では、保持装置（ウェハ保持装置）が研磨装置の一例であるＣＭＰ装置に備えられて適用された例について説明したが、これに限られるものではなく、他の加工装置（平面研磨装置など）、その他種々の加工装置に備えられて適用されるものである。また、保持装置の被保持体は半導体ウェハに限定されるものではなく、半導体ウェハ以外の基板（ガラス基板等）などを保持するように構成してもよい。さらに、保持装置による半導体ウェハなどの被保持体の保持方法は真空源を用いた真空吸着に限定されるものではなく、被保持体の周縁部等を把持する複数の爪部を有したチャックなどにより保持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態の保持装置を備えた研磨装置の一例であるＣＭＰ装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の保持装置を示す斜視図である。
【図３】ウェハおよびガイドローラが研磨パッドに当接した状態を示す正面図である。
【図４】保持装置の変形例を示す正面図である。
【図５】第２実施形態の保持装置を備えた研磨装置を示す正面図である。
【図６】第２実施形態の保持装置の一部を構成するガイド装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＣＭＰ装置（加工装置、研磨装置）                
３０  半導体ウェハ（被加工物）              ３１  被研磨面（被加工面）
４２  研磨部材（加工部材）                  ５０  ウェハ保持装置（保持装置）
６０  吸着装置（ベース部材）                ７０  ガイド装置（支持部材）
８０  ガイドローラ（回転体、ローラ体）      ８１  切欠溝
９０  ガイドローラ（回転体、ローラ体）
１０１  ＣＭＰ装置（第２実施形態）
１５０  ウェハ保持装置（保持装置）          １７０  ガイド装置（支持部材）
１７２  フリーベアリング                    １８０  ガイドボール（回転体、球体）
【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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