【手続補正書】
【提出日】平成17年4月21日(2005.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    ポリシング装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  回転軸に連結されたトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置において、
該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された押圧部材を具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧するリテーナーリングと、
前記リテーナーリングが研磨布の研磨面に載置されて定盤の回転に伴なって回転するように、前記研磨布の研磨面に載置されたリテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材と、
前記押圧部材による前記研磨布への押圧力を調整するため押圧部材上に載置される重りとを具備することを特徴とするポリシング装置。
【請求項２】  前記押圧部材に複数個のピンが立設され、
前記重りはリング状に形成されると共に、前記ピンが挿通することによって位置決め、積層されることを特徴とする請求項１記載のポリシング装置。
【請求項３】  リテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材が、定盤の外側の基台に回動自在に設けられた回動軸から延出されたアームに装着され、前記リテーナーリングを構成する押圧部材の外周面に接触するローラであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポリシング装置。
【請求項４】  リテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材が、定盤の外側の基台に回動自在に設けられた回動軸から延出されたアームに装着され、前記リテーナーリングを構成する押圧部材の外周面に接触するローラと、センターローラとであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポリシング装置。
【請求項５】  回転軸に連結されたトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置において、
該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された押圧部材、および前記トップリングが間隔を介して挿入される筒状部を具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧するリテーナーリングと、
互いに独立して回転可能に設けられた前記リテーナリングとトップリングとが互いに接触することなく回転し得るように、前記筒状部の内周面とトップリングの外周面との間に配設され、前記両面に同時に接触する球体と、
前記押圧部材による前記研磨布への押圧力を調整するため押圧部材上に載置される重りとを具備することを特徴とするポリシング装置。
【請求項６】  前記押圧部材に複数個のピンが立設され、
前記重りはリング状に形成されると共に、前記ピンが挿通することによって位置決め、積層されることを特徴とする請求項５記載のポリシング装置。
【請求項７】  トップリングとリテーナーリングとの間には、前記トップリングが、そのウェーハの被研磨面が研磨布の研磨面から離れた状態で昇降する際に、両者を係合する係合手段が設けられている請求項５または６記載のポリシング装置。
【請求項８】  トップリングが、ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向するように、保持盤が収容される凹部が形成された本体部と、
前記本体部の凹部内に収容する方向に前記保持盤を付勢して吊持する、布帛状の補強材で補強された弾性シートと、
前記弾性シートと凹部の底面との間に形成され、前記保持盤を弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部と、
前記保持盤の外周面と本体部の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触するように配設された複数個の球体とを具備する請求項１〜７のいずれか一項記載のポリシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリシング装置に関し、更に回転するトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の被研磨面に鏡面研磨を施すポリシング装置には、図７に示す様に、回転するトップリングの保持盤１００の保持面に吸水性を有する不織布等のバッキング材１０６を介して保持されたウェーハＷの被研磨面を、回転する定盤１０２に貼付された研磨布１０４に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置が使用されている。この保持盤１００の保持面には、その外周縁に沿ってテンプレート１０８が設けられており、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、ウェーハＷが保持盤１００の保持面から外れることを防止している。
かかるポリシング装置では、研磨剤を供給した研磨布１０４の研磨面に、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を所定の荷重で押し付けつつ、定盤１０２を回転させてウェーハＷの被研磨面を鏡面研磨する。
しかし、図７に示す如く、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を、定盤１０２に貼付された研磨布１０４に押し付けて研磨を施すと、研磨布１０４に凹状の窪みが形成され、この窪みの縁部の形状に倣ってウェーハＷの外周縁部が研磨される。このため、鏡面研磨が施されたウェーハＷの外周縁部の研磨精度が低下し易い。
【０００３】
鏡面研磨の際に、保持盤１００に保持されたウェーハＷの被研磨面を押し付けることによって研磨布１０４に形成される凹状の窪みの縁部形状によるウェーハＷへの影響を可及的に少なくすべく、特開平８−２２９８０８号公報には、図８に示すポリシング装置が提案されている。
このポリシング装置のヘッド部２００には、シリンダ装置等の昇降駆動手段（図示せず）及びモータ等の回転駆動手段（図示せず）によって上下動及び回転可能に設けられた回転軸２０１の先端部に固着された本体部２０４と、本体部２０４の定盤（図示せず）に貼付された研磨布１０４の研磨面側に開口された凹部２０６内に、弾性シート２０８によって吊持された保持盤２１０とが設けられている。この弾性シート２０８と凹部２０６の内壁面とによって仕切られた空間部２１１には、加圧手段２１５からの圧縮空気が配管２１４を経由して給排気される。このため、保持盤２１０は、空間部２１１内の圧縮空気の圧力に応じて上下動する。
【０００４】
また、本体部２０４の定盤側には、保持盤２１０を囲むように、リング状のリテーナーリング２１２が設けられており、このリテーナーリング２１２は本体部２０４にドーナツ状の弾性シート２１６によって吊持されている。この弾性シート２１６の背面側の本体部２０４に形成された空間部２１８には、加圧手段２２０からの圧縮空気が配管２２２を経由して給排気される。このため、リテーナーリング２１２は、空間部２１８内の圧縮空気の圧力に応じて、その内周面が保持盤２１０の外周面に摺接しつつ上下動する。このリテーナーリング２１２の上下動は、保持盤２１０から独立して行うことができる。
かかる保持盤２１０の保持面には、吸水性を有する不織布等のバッキング材１０６を介してウェーハＷが保持されており、ウェーハＷの鏡面研磨の際に、ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れないように、リテーナーリング２１２の内周面によってウェーハＷを所定位置に保持している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示すポリシング装置は、シリンダ装置等の昇降駆動手段によってヘッド部２００を所定位置まで降下し、本体部２０４に設けられた保持盤２１０の保持面にバッキング材１０６を介して保持されているウェーハＷの被研磨面を、定盤に貼付された研磨布１０４の研磨面に近接させる。
次いで、加圧手段２１５からの圧縮空気を配管２１４を経由して空間部２１１に供給し、保持盤２１０を弾性シート２０８の吊持力に抗して押出すことにより、ウェーハＷの被研磨面を研磨布１０４の研磨面に所定の押圧力（荷重）で押圧できる。
この際、加圧手段２２０からの圧縮空気を配管２２２を経由して空間部２１８に供給し、リテーナーリング２１２を弾性シート２１６の吊持力に抗して押出すことにより、保持盤２１０とは別個にリテーナーリング２１２を研磨布１０４の研磨面に所定の押圧力（荷重）で押圧できる。
その後、モータ等の回転駆動手段を駆動してヘッド部２００を回転しつつ、所定の押圧力（荷重）を加えてウェーハＷの被研磨面を研磨する。
【０００６】
この様に、ウェーハＷの被研磨面を研磨する際に、保持盤２１０を囲むように設けられたリテーナーリング２１２には、ウェーハＷの被研磨面に加えられる押圧力（荷重）とは別個に調整された押圧力（荷重）が加えられ、図９に示す様に、ウェーハＷによって押圧される研磨布１０４の押圧面と、リテーナーリング２１２によって押圧されている押圧面とを同一面にできる。このため、ウェーハＷの被研磨面の押し付けによって研磨布１０４に形成された凹状の窪みの縁部形状に基づくウェーハＷの外周縁部の研磨精度を向上することができる。
更に、リテーナーリング２１２は、その内周面が保持盤２１０の外周面に摺接して上下動するため、研磨の際に、ウェーハＷが保持盤２１０の保持面から外れないようにウェーハＷを所定位置に保持する保持機能も有している。このため、図７に示すウェーハ研磨装置の如く、保持盤２１０の外周に沿ってテンプレート設けることを要しない。
【０００７】
しかしながら、図８に示すヘッド部２００では、本体部２０４に一端部が固着された弾性シート２０８、２１６によって保持盤２１０とリテーナーリング２１２とが、本体部２０４に吊設されている。
従って、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とは一体に回転するため、保持盤２１０に保持されたウェーハＷの所定個所とリテーナーリング２１２の所定個所とは、略同一の位置関係を保持して回転する。
このため、リテーナーリング２１２の研磨布１０４を押圧する押圧面に何等かの損傷が存在した場合、その損傷に因る研磨布１０４の研磨面形状の影響は、常にウェーハＷの被研磨面の所定個所に及ぶ。
しかも、研磨布１０４を押圧するリテーナーリング２１２の押圧面には、その加工精度の範囲内で多少の凹凸が存在することは避けられず、リテーナーリング２１２の押圧面の加工精度がウェーハＷの被研磨面の研磨精度に直接影響を及ぼしている。
【０００８】
一方、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを互いに独立して回転可能とし、互いに異なる速度で回転することによって、リテーナーリング２１２の押圧面に多少の凹凸が存在していても、リテーナーリング２１２の凹凸に因る影響はウェーハＷの被研磨面の全面に分散されて極めて小さくし得る。
しかし、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを互いに独立して回転可能とし且つ互いに異なる速度で回転させるには、ヘッド部２００の構造を複雑化することは勿論のこと、保持盤２１０とリテーナーリング２１２とを回転するモータ等を各々に設けることを要し、ウェーハ研磨装置の全体を複雑化する。
そこで、本発明の課題は、ウェーハの被研磨面で押圧された研磨布の押圧面の外周縁に沿って押圧するリテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を、簡単な構造で可及的に少なくし得ることのできるポリシング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決するには、保持盤とリテーナーリングとを別体に形成し、保持盤をモータ等の駆動手段によって回転可能に設け、リテーナーリングは定盤の回転を利用して回転可能に設けることが有効であると考え検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明に係るポリシング装置は、回転軸に連結されたトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置において、該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された押圧部材を具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧するリテーナーリングと、前記リテーナーリングが研磨布の研磨面に載置されて定盤の回転に伴なって回転するように、前記研磨布の研磨面に載置されたリテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材と、前記押圧部材による前記研磨布への押圧力を調整するため押圧部材上に載置される重りとを具備することを特徴とする。
また、前記押圧部材に複数個のピンが立設され、前記重りはリング状に形成されると共に、前記ピンが挿通することによって位置決め、積層されることを特徴とする。
また、リテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材が、定盤の外側の基台に回動自在に設けられた回動軸から延出されたアームに装着され、前記リテーナーリングを構成する押圧部材の外周面に接触するローラであることを特徴とする。
あるいは、リテーナーリングを所定位置に位置決めする位置決め部材が、定盤の外側の基台に回動自在に設けられた回動軸から延出されたアームに装着され、前記リテーナーリングを構成する押圧部材の外周面に接触するローラと、センターローラとであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るポリシング装置は、回転軸に連結されたトップリングの保持盤に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するポリシング装置において、該トップリングから独立して回転し且つ前記保持盤が自在に挿入されるリテーナーリングであって、前記保持盤に保持されているウェーハの被研磨面が前記研磨布に押し付けられた際に、前記ウエーハの外周縁を取り囲むように配設された押圧部材、および前記トップリングが間隔を介して挿入される筒状部を具備し、前記ウェーハの被研磨面による研磨布の押圧面と前記押圧部材による研磨布の押圧面とが同一面に位置するように研磨布を押圧するリテーナーリングと、互いに独立して回転可能に設けられた前記リテーナリングとトップリングとが互いに接触することなく回転し得るように、前記筒状部の内周面とトップリングの外周面との間に配設され、前記両面に同時に接触する球体と、前記押圧部材による前記研磨布への押圧力を調整するため押圧部材上に載置される重りとを具備することを特徴とする。
ポリシング装置。
また、前記押圧部材に複数個のピンが立設され、前記重りはリング状に形成されると共に、前記ピンが挿通することによって位置決め、積層されることを特徴とする。
また、トップリングとリテーナーリングとの間に、前記トップリングが、そのウェーハの被研磨面が研磨布の研磨面から離れた状態で昇降する際に、両者を係合する係合手段を設けることによって、トップリングを研磨布上から上昇させる際に、リテーナーリングもトップリングと共に上昇させることができる。
【００１１】
これらの本発明では、トップリングを、ウェーハを保持する保持面が定盤の研磨面に対向するように、保持盤が収容される凹部が形成された本体部と、前記本体部の凹部内に収容する方向に前記保持盤を付勢して吊持する、布帛状の補強材で補強された弾性シートと、前記弾性シートと凹部の底面との間に形成され、前記保持盤を弾性シートの付勢力に抗して定盤方向に押し出す圧力流体が貯留される空間部と、前記保持盤の外周面と本体部の凹部の内周面との間に、前記外周面と内周面との両面に同時に点接触するように配設された複数個の球体とから構成することによって、弾性シートを補強する布帛状の補強材に起因して発生する弾性シートの伸長の方向性に因る保持盤の移動、例えば保持盤が挿入された本体部の凹部の径方向への移動を防止できる。このため、保持盤の外周面とリテーナーリングとの隙間を、両者が接触しない程度に最小距離に設定できる。
【００１２】
本発明に係るポリシング装置では、トップリングとリテーナーリングとが独立して回転可能に設けられていると共に、トップリングの保持盤に保持されているウェーハの被研磨面の研磨布に対する押圧力と、ウェーハの被研磨面の外周縁に沿って研磨布を押圧するリテーナ−リングの押圧力とを独立して調整可能に設けられている。
しかも、リテーナーリングは、定盤に貼付された研磨布上に載置され、定盤の回転に伴なって回転するため、強制回転されるトップリングに設けられた保持盤との間では容易に回転速度差を付けることができる。
このため、ウェーハの被研磨面を研磨する際には、ウェーハの被研磨面の所定個所とリテーナーリングの押圧面の所定個所との位置関係は常に変動し、リテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を分散することができる。
更に、リテーナーリングは、定盤の回転を利用しているため、リテーナーリングを強制回転するためのモータ等の駆動手段を設けることを要しないため、ウェーハ研磨装置の構造を簡素化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るポリシング装置は、回転軸に連結されたトップリングの保持盤の保持面に保持されたウェーハの被研磨面を、回転する定盤に貼付された研磨布に押し付けて鏡面研磨するものであり、このトップリング等が設けられたヘッド部の一例を図１に示す。図１は、本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の断面図である。図１において、シリンダ装置等の昇降駆動手段（図示せず）及びモータ等の回転駆動手段（図示せず）によって上下動可能に設けられた回転軸１２の先端部にトップリング１０が設けられている。このトップリング１０は、回転軸１２の先端部に固着された本体部１４と、本体部１４の定盤側（定盤に貼付された研磨布１６の研磨面側）に開口された凹部１８内に、リング状の弾性シート２０によって吊持されて出入可能に設けられた保持盤２２とから成る。
【００１４】
かかる本体部１４内には、本体部１４の凹部１８の底面と保持盤２２によって囲まれた空間部２４が形成され、この空間部２４内には、加圧手段（図示せず）からの圧縮空気が回転軸１２に設けられた配管２６を経由して給排気される。このため、空間部２４に供給された圧縮空気によって、空間部１４の内圧が弾性シート２０の吊持力よりも高圧となったとき、保持盤２２は弾性シート２０の吊持力に抗して凹部１８から突出する。一方、空間部２４の内圧が弾性シート２０の吊持力よりも低圧となったとき、保持盤２２は弾性シート２０の吊持力によって凹部１８内に引き込まれる。
更に、保持盤２２には、ウェーハＷを保持する保持面に開口する複数の貫通孔２８を連通する連通空間部３０が形成されており、この連通空間部３０は、真空ポンプ等の減圧手段（図示せず）と、回転軸１２に設けられた配管３２、本体部１４に形成された管路３４及び空間部２４内を通過するフレキシブル配管３５を経由して連結されている。このため、真空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通空間部３０を減圧状態とすることによって、ウェーハＷを保持盤２２の保持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の減圧手段の駆動を停止して連通空間部３０の減圧状態を常圧とすることによって、保持盤２２の保持面に対するウェーハＷの減圧吸着を破壊できる。
ここで、ウェーハＷを、保持盤２２の保持面に設けられた不織布等のバッキング材に吸水された水の表面張力を減圧吸着と併用して、保持盤２２の保持面に保持してもよい。この場合、ウェーハＷの被研磨面に研磨を施す際には、減圧吸着を破壊して水の表面張力のみでウェーハＷを保持する。
【００１５】
かかるトップリング１０が挿脱自在に挿入されているリテーナーリング４０には、保持盤２２を囲むように、押圧部材としてのリング状の押圧板４２が配設されている。この押圧板４２の研磨布１６側の保持盤２２に近い内周縁近傍の面には、研磨布１６を押圧する押圧面４４が形成された押圧部が突出して形成されている。
更に、押圧板４２の研磨布１６と反対側の外周縁側の面には、ピン４６，４６が立設されており、リング状の重り４８，４８・・がピン４６，４６に挿通されて位置決めされて積層されている。かかるリング状の重り４８，４８・・は、押圧板４２の押圧面４４によって、研磨布１６を所定の押圧力で押圧するためのものであり、ウェーハＷの被研磨面の研磨布１６に対する押圧力に基づいて決定される。
尚、後述する様に、定盤に貼付された研磨布１６の研磨面上に載置されたリテーナーリング４０の位置決めをローラ５０によって行う場合には、ローラ５０がリング状の重り４８，４８・・の外周面に当接することなく押圧板４２の外周面に当接するように、リング状の重り４８，４８・・を、その外周面が押圧板４２の外周面よりも内側に位置させて載置することが好ましい。
【００１６】
図１に示す回転軸１２の先端部に設けられているトップリング１０と、回転軸１２から独立して設けられているリテーナーリング４０とは、一体化されておらず、図２に示す様に、定盤に貼付された研磨布１６の研磨面に載置されたリテーナーリング４０に、トップリング１０を挿脱自在に挿入できる。
かかるリテーナーリング４０へのトップリング１０の挿脱を、リテーナーリング４０に接触することなく行うには、リテーナーリング４０を所定位置に位置決めすることによって容易に行うことができる。
このリテーナーリング４０の位置決めは、例えば図３に示す様に、定盤１５に貼付された研磨布１６の研磨面に載置されたリテーナーリング４０をローラ５０，５０によって所定位置に位置決めすることができる。ローラ５０，５０は、矢印Ａ方向に回転する定盤１５の外側の基台に回動可能に設けられた回動軸５２から延出されたアーム５４に装着され、矢印Ａ方向に回転する定盤１５と共に移動するリテーナーリング４０の二箇所に当接し、リテーナーリング４０を所定位置に位置決めする。
尚、ローラ５０，５０は、図１に示す様に、リテーナーリング４０を構成する押圧板４２の外周面に当接する。
【００１７】
この様に、定盤１５の所定位置に位置決めされたリテーナーリング４０には、図２に示す様に、リテーナーリング４０に接触することなくトップリング１０を挿脱可能に挿入でき、図３に示す様に矢印Ｂ方向に回転できる。
また、ローラ５０，５０によって所定位置に位置決めされたリテーナーリング４０は、矢印Ａ方向に回転する定盤１５上に載置されているため、トップリング１０の回転とは無関係に定盤１５の回転に伴なって矢印Ｃ方向に回転しつつ、その押圧板４２の押圧面４４は、トップリング１０に保持されているウェーハＷの被研磨面で押圧された研磨布１６の押圧面の外周縁に沿って押圧する。このため、ウェーハＷの被研磨面によって押圧された研磨布１６押圧面と、押圧板４２の押圧面４４によって押圧された研磨布１６の押圧面とを同一面にできる。
ここで、図３に示すトップリング１０とリテーナーリング４０との回転方向は同一方向であるが、両者は互いに独立して回転しているため、その回転速度を容易に変更することができる。このため、両者の回転速度差を設けることによって、リテーナーリング４０を構成する押圧板４２の研磨布１６を押圧する押圧面４４の所定個所と、トップリング１０に保持されたウェーハＷの被研磨面の所定個所との位置関係は絶えず変化する。このため、押圧板４２の押圧面４４の状態、例えば加工精度の範囲内で多少の凹凸が存在していても、ウェーハＷの被研磨面に対するリテーナーリング４０の押圧面４４における凹凸の影響を分散することができ、研磨後のウェーハＷの被研磨面の加工精度を向上できる。
尚、ローラ５０，５０は、リテーナーリング４０の位置決めを行うことを要しない場合には、回動軸５２の回動によって、定盤１５の外側の基台上に移動することができる。
【００１８】
図３では、ローラ５０，５０によってリテーナーリング４０を所定位置に位置決めしたが、図４に示す様に、センターローラ５６と、定盤１５の外側の基台に回動可能に設けられた回動軸５２から延出されたアーム５４に装着された一個のローラ５０とによっても、リテーナーリング４０を所定位置に位置決めできる。
この場合も、センターローラ５６とローラ５０とは、矢印Ａ方向に回転する定盤１５と共に移動するリテーナーリング４０を構成する押圧板４２の外周面の二箇所に当接し、リテーナーリング４０を所定位置に位置決めする。この際に、センターローラ５６は矢印Ｄ方向に回転する。
【００１９】
図１〜図４に示すリテーナーリング４０は、研磨布１６を押圧する押圧面４４が形成された押圧板４２上に重り４８，４８・・が載置されているが、図５に示す様に、研磨布１６を押圧する押圧面４４が形成された押圧板４２と筒状部６２とが一体化されたリテーナーリング６０を用いることができる。リテーナーリング６０では、押圧板４２の押圧面４４による研磨布１６に対する押圧力の調整には、筒状部６２の外周面に重り４８，４８・・を装着することによって行うことができる。
このリテーナーリング６０の筒状部６２内に挿入されるトップリング１０は、筒状部６２の内周面との間に間隙を介して挿入される。
かかる筒状部６２の内周面とトップリング１０の外周面との間隔には、両面に同時に接触する球体６４，６４・・が配設されており、回転軸１２によって回転するトップリング１０と、定盤１５に貼付された研磨布１６上に載置されたリテーナーリング６０とが、確実に接触することなく回転できる。この球体６４は、研磨布１６に滴下される研磨液や空気中の水分によって腐蝕されない様に、ステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属、或いはアクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成することが好ましい。
このため、図５に示すリテーナーリング６０は、図１〜図４に示すリテーナーリング４０の様に、定盤１５上の所定位置に位置決めするためのローラ等の位置決め部材を不要とすることができる。
尚、図５に示すトップリング１０は、図１に示すトップリング１０と同一構造であり、図１に示すトップリング１０を構成する部材と同一部材には、図５においても同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
また、図１〜図４に示すリテーナーリング４０では、トップリング１０とリテーナーリング４０とは、何等の係合手段を有しないため、定盤１５に貼付された研磨布１６にリテーナーリング４０を載置する際、或いは研磨布１６に載置されたリテーナーリング４０を除去する際には、リテーナーリング４０を搬送する搬送手段を必要とする。
この点、図５に示すポリシング装置のヘッド部では、トップリング１０が、そのウェーハＷの被研磨面が研磨布１６の研磨面から離れて上昇する際に、トップリング１０とリテーナーリング６０とを係合する係合手段が設けられており、リテーナーリング４０を研磨布１６の所定位置まで搬送する搬送手段を不要にできる。
【００２１】
図５には、リテーナーリング６０の筒状部６２の外周面に形成された凹部６６と、トップリング１０に装着され、凹部６６と係合する凸部６８が先端部に形成されたフック７０とから成る係合手段を示す。
かかる係合手段は、複数箇所に設けられており、凹部６６とフック７０の凸部６８との凹凸係合は、トップリング１０のウェーハＷの被研磨面が研磨布１６の研磨面に当接している際には、解除状態にある。
一方、トップリング１０が、そのウェーハＷの被研磨面が研磨布１６の研磨面から離れて上昇する際には、凹部６６とフック７０の凸部６８とが凹凸係合し、リテーナーリング６０はトップリング１０と共に上昇する。
尚、トップリング１０のウェーハＷの研磨面が研磨布１６の研磨面に当接している際に、凹部６６と凸部６８との凹凸係合を確実に解除すべく、フック７０を図５の一点鎖線で示す位置７０′まで回動可能に設けてもよい。
【００２２】
図１〜図５に示すトップリング１０には、リング状の弾性シート２０によって吊持されて本体部１４の凹部１８内に保持盤２２が出入可能に設けられている。かかる弾性シート２０には、力が加えられた際に、その伸長の程度を適正範囲に規制すべく、布帛状の補強材によって補強されている。
しかしながら、布帛状の補強材は、その経糸又は緯糸に対して平行な方向から加えられる力に対する変形量は少ないが、経糸又は緯糸に対して斜め方向から加えられる力に対する変形量が大きくなる。かかる布帛状の補強材によって補強された弾性シート２０の伸長の程度も、力が加えられる方向によって異なる。
この様に、力が加えられる方向によって伸長の程度が異なる弾性シート２０によって吊持された保持盤２２も、回転中に加えられる力の方向によって移動方向に相違が発生する。このため、かかる保持盤２２に保持され且つ所定の荷重が加えられたウェーハＷを回転させて研磨を施す際に、研磨中にウェーハＷの重心と回転中心とが一致しなくなり、研磨後のウェーハＷの端面がテーパ面に形成され易くなる。
【００２３】
この点、図１及び図５に示すトップリング１０には、保持盤２２の外周面と本体部１４の凹部１８の内周面との間に、この外周面と内周面との両面に同時に点接触するように複数個の球体３６，３６・・を配設している。このため、トップリング１０の保持盤２２に保持されて所定の荷重が加えられたウェーハＷに研磨を施す際に、ウェーハＷの重心と回転中心との一致状態を保持して研磨を施すことができる。
また、球体３６，３６・・によって保持盤２２を、その挿入された本体部１４の凹部の径方向への移動を防止できるため、図１に示すヘッド部では、そのトップリング１０の保持盤２２の外周面とリテーナーリング４０との隙間を、両者が接触しない程度に最小距離に設定できる。
かかる球体３６，３６・・は、弾性シート２０の内側に配設することによって、研磨布１６に滴下される研磨液の付着等を避けることができ好ましい。また、保持盤２２の外周面と本体部１４の凹部の内周面との間に、互いに隣接する球体３６と接触するように配設することによって、保持盤２２の径方向の移動を確実に阻止でき、保持盤２２の本体部１４の凹部１８に対する出入方向の移動をスムーズとすることができる。
尚、球体３６は、空間部２４に供給される圧縮空気中の水分によって腐蝕されない様に、ステンレスやチタン等の腐蝕され難い金属、或いはアクリル等の硬く且つ耐薬品性を有する樹脂によって形成することが好ましい。
【００２４】
図１〜図５に示すトップリング１０では、保持盤２２とリテーナーリング４０（６０）を構成する押圧板４２とは、互いに異なる回転速度で回転するため、図６に示す様に、保持盤２２の外周面と押圧板４２の内周面との間には、両者の接触を防止すべく、所定の間隙４５が形成されている。かかる間隙４５を狭くするほど、リテーナーリング４０（６０）の押圧板４２の押圧面４４が、ウェーハＷの被研磨面により押圧された研磨布１６の押圧面に近接して、研磨布１６を押圧できる。
しかし、保持盤２２と押圧板４２とが互いに異なる回転速度で回転するため、間隙４５をなくすことは極めて困難である。このため、図６（ａ）に示す様に、保持盤２２の保持面に、ウェーハＷが保持面から外れることを防止する防止手段が何等設けられていない場合、ウェーハＷの保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施すと、ウェーハＷは、不織布等から成るバッキング材４７に吸水された水の表面張力で保持されているため、バッキング材４７上をスライドしてＷ′の位置に移動し、ウェーハＷの外周面が押圧板４２の内周面に当接することがある。
この場合、ウェーハＷの外周面が押圧板４２の内周面に当接しても、ウェーハＷの外周面が損傷されないように押圧板４２の内周面をセラミックや樹脂等で形成しておくことが好ましい。
また、図６（ｂ）に示す様に、保持盤２２の外周縁に沿って設けたテンプレート４９内にウェーハＷを保持することによって、ウェーハＷの保持盤２２への減圧吸着を解除して研磨を施しても、ウェーハＷがバッキング材４７上をスライドして押圧板４２の内周面に当接することがなく、押圧板４２の内周面をセラミックや樹脂等で形成することを要しない。
尚、ウェーハＷの保持盤２２への真空吸着状態を解除することなく研磨を施す場合には、研磨中に、ウェーハＷのスライドは惹起されず、図６（ｂ）に示すテンプレート４９は不要である。
【００２５】
図６（ａ）（ｂ）に示す保持盤２２では、その保持面にウェーハＷをバッキング４７を介して間接的に保持していたが、保持盤２２にの保持面に直接的にウェーハＷが保持されるようにしてもよい。かかるウェーハＷの直接的な保持は、保持盤２２の保持面に開口された複数の貫通孔２８を連通する連通空間部３０を、真空ポンプ等の減圧手段を駆動して連通空間部３０を減圧状態とすることによって、ウェーハＷを保持盤２２の保持面に減圧吸着でき、真空ポンプ等の減圧手段の駆動を停止して連通空間部３０の減圧状態を常圧とすることによって、保持盤２２の保持面に対するウェーハＷの減圧吸着を破壊できる。
ここで、ウェーハＷを一面側に接着剤等で貼付したキャリアプレートの他面側を保持盤２２の保持面に保持することによって、保持盤２２の保持面にウェーハＷをキャリアプレートを介して間接的に保持してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るポリシング装置では、トップリングとリテーナーリングとが独立して回転可能に設けられていると共に、トップリングの保持盤に保持されているウェーハの被研磨面の研磨布に対する押圧力と、ウェーハの被研磨面の外周縁に沿って研磨布を押圧するリテーナ−リングの押圧力とを独立して調整可能に設けられている。しかも、リテーナーリングは、定盤に貼付された研磨布上に載置され、定盤の回転に伴なって回転するため、強制回転されるトップリングに設けられた保持盤との間では容易に回転速度差を付けることができる。このため、ウェーハの被研磨面を研磨する際には、ウェーハの被研磨面の所定個所とリテーナーリングの押圧面の所定個所との位置関係は常に変動し、リテーナーリングの押圧面の加工精度等に因るウェーハの被研磨面に対する影響を分散することができる。
更に、リテーナーリングは、定盤の回転を利用しているため、リテーナーリングを強制回転するためのモータ等の駆動手段を設けることを要しないため、ウェーハ研磨装置の構造を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の一例を示す断面図である。
【図２】
図１に示すヘッド部のトップリング１０がリテーナーリング４０から抜き出された状態を説明する説明図である。
【図３】
図１に示すヘッド部を定盤上に載置した状態を説明する説明図である。
【図４】
図１に示すヘッド部を定盤上に載置した他の状態を説明する説明図である。
【図５】
本発明に係るポリシング装置を構成するヘッド部の他の例を示す断面図である。
【図６】
本発明に係るポリシング装置によるウェーハの研磨状況を説明する部分断面図である。
【図７】
従来のポリシング装置を用いた研磨状態を説明する説明図である。
【図８】
改良されたポリシング装置のヘッド部の断面図である。
【図９】
図８に示す改良されたポリシング装置を用いた研磨状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  トップリング
１２  回転軸
１４  本体部
１５  定盤
１６  研磨布
１８  凹部
２０  弾性シート
２２  保持盤
２４  空間部
３６，６４  球体
４０，６０  リテーナーリング
４２  押圧板（押圧部材）
４４  押圧面
４８  重り
５０  ローラ（位置決め部材）
５６  センターローラ（位置決め部材）
６２  筒状部
７０  フック（係合手段）