(57)【要約】【課題】研磨プロファイルを精密に調整することが可能な基板保持装置を提供する。【解決手段】本発明の基板保持装置１は、基板Ｗを押圧するための複数の圧力室１６ａ〜１６ｆを形成する弾性膜１０と、弾性膜１０が連結されるヘッド本体２とを備える。弾性膜１０は、基板Ｗに当接して該基板Ｗを研磨パッド１９に押圧する当接部１１と、当接部１１の周端部から上方に延びるエッジ周壁１４ｆと、エッジ周壁１４ｆの径方向内側に配置され、当接部１１から上方に延びる複数の内部周壁１４ａ〜１４ｅを備えている。複数の内部周壁１４ａ〜１４ｅのうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁である。傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びている。【選択図】図５
2018078267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜と、
前記弾性膜が連結されるヘッド本体と、を備え、
前記弾性膜は、
前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、
前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、
前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、
前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、
前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記傾斜周壁は、互いに略平行に延びていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記傾斜周壁は、前記エッジ周壁に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記ヘッド本体は、前記弾性膜が連結される連結リングを備え、
前記連結リングは、リング垂直部と、該リング垂直部から径方向外側に傾斜しつつ下方に延びるリング傾斜部とを有し、
前記リング傾斜部は、前記傾斜周壁の変形を制限する内周面および外周面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記リング傾斜部の先端は、前記傾斜周壁の中間点よりも下方に位置していることを特徴とする請求項４に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記リング傾斜部の外周面には、該外周面の全周にわたって延びるシール溝が形成されており、
前記傾斜周壁の上端は、前記シール溝に嵌め込まれるシール突起から構成されており、
前記シール突起を前記シール溝に押し付けることによって、前記連結リングと前記傾斜周壁との間の隙間がシールされることを特徴とする請求項４または５に記載の基板保持装置。
【請求項７】
２つの前記傾斜周壁を３つの前記連結リングに同時に連結する固定具をさらに備え、
前記固定具は、固定具本体と該固定具本体の外側に突出する楕円形状のつばとを有し、
前記３つの連結リングは、内側連結リングと、外側連結リングと、前記内側連結リングと前記外側連結リングとに挟まれることで該内側連結リングと外側連結リングに保持される中間連結リングであり、
前記内側連結リングのリング垂直部と前記外側連結リングのリング垂直部には、前記つばが係合可能な内側係合溝と外側係合溝がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項６に記載の基板保持装置。
【請求項８】
前記内側リング、前記外側リング、および前記中間リングの間の相対位置を固定するための位置決め機構をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の基板保持装置。
【請求項９】
前記位置決め機構は、
棒状部材と、
前記内側連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第１挿入孔と、
前記中間連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第２挿入孔と、
前記外側連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第３挿入孔とによって構成されることを特徴とする請求項８に記載の基板保持装置。
【請求項１０】
前記位置決め機構は、
前記中間連結リングのリング垂直部の内周面または前記内側連結リングのリング垂直部の外周面から突出する第１係合突起と、
前記第１係合突起と係合可能であり、前記内側連結リングのリング垂直部の外周面または前記中間連結リングのリング垂直部の内周面に形成される第１係合凹部と、
前記中間連結リングのリング垂直部の外周面または前記外側連結リングのリング垂直部の内周面から突出する第２係合突起と、
前記第２係合突起と係合可能であり、前記外側連結リングのリング垂直部の内周面または前記中間連結リングのリング垂直部の外周面に形成される第２係合凹部とによって構成されることを特徴とする請求項８に記載の基板保持装置。
【請求項１１】
前記第１係合突起および前記第２係合突起は、前記中間連結リングのリング垂直部の内周面および外周面にそれぞれ形成され、
前記第１係合凹部は、前記内側連結リングのリング垂直部の外周面に形成され、
前記第２係合凹部は、前記外側連結リングのリング垂直部の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の基板保持装置。
【請求項１２】
前記位置決め機構は、
前記ヘッド本体の下面に固定され、上端部に形成されたフランジ部と、下端部に形成された係合突起とを有する位置合わせ部材と、
前記内側連結リングのリング垂直部の外周面に形成され、前記フランジ部が係合する内側段差部と、
前記外側連結リングのリング垂直部の内周面に形成され、前記フランジ部が係合する外側段差部と、
前記中間連結リングのリング垂直部の上面に形成され、前記係合突起が係合する係合凹部と、によって構成されることを特徴とする請求項８に記載の基板保持装置。
【請求項１３】
基板保持装置に用いられる弾性膜であって、
基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、
前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、
前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、
前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、
前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする弾性膜。
【請求項１４】
前記傾斜周壁は、互いに略平行に延びていることを特徴とする請求項１３に記載の弾性膜。
【請求項１５】
前記傾斜周壁は、前記エッジ周壁に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の弾性膜。
【請求項１６】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドに押し付けるための基板保持装置と、を備えた研磨装置であって、
前記基板保持装置は、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜と、前記弾性膜が連結されるヘッド本体と、を備え、
前記弾性膜は、
前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、
前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、
前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、
前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、
前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする研磨装置。
【請求項１７】
前記傾斜周壁は、互いに略平行に延びていることを特徴とする請求項１６に記載の研磨装置。
【請求項１８】
基板保持装置のヘッド本体に固定され、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜を交換する方法であって、
前記弾性膜は、
前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びており、
前記ヘッド本体は、
前記弾性膜が連結される少なくとも３つの連結リングを備え、前記少なくとも２つの傾斜周壁は、固定具によって前記少なくとも３つの連結リングに連結されており、
前記固定具は、
固定具本体と、
前記固定具本体から突出し、前記少なくとも３つの連結リングのうちの内側連結リングと外側連結リングに係合可能なつばと、を有しており、
前記つばと前記内側連結リングと外側連結リングとの係合を解除し、
前記少なくとも３つの連結リングから弾性膜を取り外し、
新たな弾性膜を用意し、
前記新たな弾性膜の少なくとも２つの傾斜周壁を、前記少なくとも３つの連結リングに保持させ、
前記固定具のつばを、前記内側連結リングと外側連結リングに係合させて、前記新たな弾性膜を前記ヘッド本体に固定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハなどの基板を保持するための基板保持装置に関する。さらに、本発明は、基板保持装置に用いられる弾性膜、および基板保持装置を備えた研磨装置に関する。さらに、本発明は、弾性膜の交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【０００３】
したがって、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化がますます重要になっている。この表面の平坦化において最も重要な技術は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）である。この化学機械研磨は、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッドの研磨面上に供給しつつウェハを研磨面に摺接させて研磨を行うものである。
【０００４】
ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ウェハを保持するためのトップリング又は研磨ヘッド等と称される基板保持装置とを備えている。このような研磨装置を用いてウェハの研磨を行う場合には、基板保持装置によりウェハを保持しつつ、このウェハを研磨パッドの研磨面に対して所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルと基板保持装置とを相対運動させることによりウェハが研磨面に摺接し、ウェハの表面が研磨される。
【０００５】
研磨中のウェハと研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力がウェハの全面に亘って均一でない場合には、ウェハの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。そこで、ウェハに対する押圧力を均一化するために、基板保持装置の下部に弾性膜から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することで弾性膜を介して流体圧によりウェハを押圧することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図２２は、従来の弾性膜の一例を示す断面図である。図２２に示されるように、従来の弾性膜１１０は、基板に接触する円形の当接部１１１と、当接部１１１に直接または間接に接続される複数の（図２２では、８つの）周壁１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，１１０ｅ，１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈを有している。周壁１１０ａ〜１１０ｈの上端は、４つの保持リング１０５，１０６，１０７，１０８によってヘッド本体１０２の下面に取り付けられている。周壁１１０ａ〜１１０ｈによって、複数の圧力室（すなわち、中央に位置する円形状の中央圧力室１１６ａ、最外周に位置する環状のエッジ圧力室１１６ｇ，１１６ｈ、および中央圧力室１１６ａとエッジ圧力室１１６ｇ，１１６ｈとの間に位置する環状の中間圧力室１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅ，１１６ｆ）が形成されている。周壁１１０ｈは、最も外側の周壁であり、エッジ周壁１１０ｈと称される。周壁１１０ａ〜１１０ｇは、エッジ周壁１１０ｈの径方向内側に配置されており、内部周壁１１０ａ〜１１０ｇと称される。各圧力室に供給される流体の圧力をそれぞれ調整することにより、基板に加えられる押圧力を基板の領域毎に調整できる。したがって、基板全面にわたって精密な研磨プロファイルを調整することができるので、ウェハ全面を均一に研磨することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１９３０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の弾性膜の内部周壁は、径方向内側に傾斜する傾斜部と、傾斜部に接続される水平部とを有している。例えば、図２２に示される弾性膜１１０の内部周壁１１０ａ〜１１０ｆは、それぞれ、当接部１１１から径方向内側に傾斜する傾斜部１２０ａ〜１２０ｆと、該傾斜部１２０ａ〜１２０ｆから水平に伸びる水平部１２１ａ〜１２１ｆを有している。内部周壁１１０ｇは、エッジ周壁１１０ｈから水平に伸びる水平部１２１ｇと、水平部１２１ｇに接続される傾斜部１２０ｇとを有している。このような傾斜部と水平部とを有する内部周壁１１０ａ〜１１０ｇとエッジ周壁１１０ｈとによって複数の圧力室１１６ａ〜１１６ｈを形成する場合、隣接する圧力室にそれぞれ供給される流体の圧力差によって、内部周壁１１０ａ〜１１０ｇが変形する。例えば、圧力室１１６ｅに供給される流体の圧力が圧力室１１６ｄに供給される流体の圧力よりも大きい場合は、内部周壁１１０ｄは当接部１１１に向かって膨らむ。圧力室１１６ｅ内の流体の圧力と圧力室１１６ｄ内の流体の圧力との差がある程度大きくなると、内側周壁１１０ｄの水平部１２１ｄが当接部１１１に接触してしまう。この場合、内部周壁１１０ｄの水平部１２１ｄが当接部１１１を基板に押し付けるので、水平部１２１ｄと当接部１１１の接触部分の研磨レートが上昇してしまう。したがって、従来の基板保持装置では、隣接する圧力室にそれぞれ供給される流体の圧力差に許容値が設定されており、研磨プロファイルを精密に調整することに一定の限界があった。
【０００９】
さらに、近年、基板の研磨プロファイル、特に、基板の周縁部の研磨プロファイルを精密に調整することが可能な研磨装置が求められている。そのため、図２２に示すように、弾性膜１１０の周縁部の内部周壁間の間隔を弾性膜１１０の中央部の周壁間の間隔よりも小さくして、基板の径方向外側に配置される圧力室の幅を小さくしている。例えば、内部周壁１１０ｆと内部周壁１１０ｇとの間の間隔は、内部周壁１１０ｃと内部周壁１１０ｄとの間の間隔よりも小さいので、径方向における圧力室１１６ｇの幅は圧力室１１６ｄの幅よりも小さい。傾斜部と水平部とを有する周壁によって形成される圧力室の幅をさらに小さくしようとすると、図２２の内部周壁１１０ｆおよび内部周壁１１０ｇに示されるように、周壁を鉛直方向に並べて配置する必要がある。この場合、圧力室１１６ｈ内の流体の圧力と圧力室１１６ｇ内の流体の圧力との間の差がある程度大きくなると、内部周壁１１０ｇが内部周壁１１０ｆに接触してしまうおそれがある。隣接する内部周壁同士が接触する可能性を考慮すると、従来の基板保持装置には、研磨プロファイル、特に基板の周縁部の研磨プロファイルを精密に調整することに一定の限界があった。
【００１０】
さらに、従来の弾性膜１１０を用いて、圧力室の幅を小さくするには限界がある。より具体的には、内部周壁が水平部を有するので、隣接する内部周壁が接触しないように、ある程度の間隔を隣接する内部周壁間に形成する必要がある。その結果、基板の研磨プロファイルを精密に調整するために、径方向における圧力室の幅を小さくするのが困難である場合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、研磨プロファイルを精密に調整することが可能な基板保持装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような基板保持装置に用いられる弾性膜、およびこのような基板保持装置を備えた研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような弾性膜の交換方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜と、前記弾性膜が連結されるヘッド本体と、を備え、前記弾性膜は、前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする基板保持装置である。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記傾斜周壁は、互いに略平行に延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾斜周壁は、前記エッジ周壁に隣接して配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ヘッド本体は、前記弾性膜が連結される連結リングを備え、前記連結リングは、リング垂直部と、該リング垂直部から径方向外側に傾斜しつつ下方に延びるリング傾斜部とを有し、前記リング傾斜部は、前記傾斜周壁の変形を制限する内周面および外周面を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記リング傾斜部の先端は、前記傾斜周壁の中間点よりも下方に位置していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記リング傾斜部の外周面には、該外周面の全周にわたって延びるシール溝が形成されており、前記傾斜周壁の上端は、前記シール溝に嵌め込まれるシール突起から構成されており、前記シール突起を前記シール溝に押し付けることによって、前記連結リングと前記傾斜周壁との間の隙間がシールされることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、２つの前記傾斜周壁を３つの前記連結リングに同時に連結する固定具をさらに備え、前記固定具は、固定具本体と該固定具本体の外側に突出する楕円形状のつばとを有し、前記３つの連結リングは、内側連結リングと、外側連結リングと、前記内側連結リングと前記外側連結リングとに挟まれることで該内側連結リングと外側連結リングに保持される中間連結リングであり、前記内側連結リングのリング垂直部と前記外側連結リングのリング垂直部には、前記つばが係合可能な内側係合溝と外側係合溝がそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記内側リング、前記外側リング、および前記中間リングの間の相対位置を固定するための位置決め機構をさらに備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記位置決め機構は、棒状部材と、前記内側連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第１挿入孔と、前記中間連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第２挿入孔と、前記外側連結リングのリング垂直部に形成され、前記棒状部材が挿入可能な第３挿入孔とによって構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記位置決め機構は、前記中間連結リングのリング垂直部の内周面または前記内側連結リングのリング垂直部の外周面から突出する第１係合突起と、前記第１係合突起と係合可能であり、前記内側連結リングのリング垂直部の外周面または前記中間連結リングのリング垂直部の内周面に形成される第１係合凹部と、前記中間連結リングのリング垂直部の外周面または前記外側連結リングのリング垂直部の内周面から突出する第２係合突起と、前記第２係合突起と係合可能であり、前記外側連結リングのリング垂直部の内周面または前記中間連結リングのリング垂直部の外周面に形成される第２係合凹部とによって構成されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１係合突起および前記第２係合突起は、前記中間連結リングのリング垂直部の内周面および外周面にそれぞれ形成され、前記第１係合凹部は、前記内側連結リングのリング垂直部の外周面に形成され、前記第２係合凹部は、前記外側連結リングのリング垂直部の内周面に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記位置決め機構は、前記ヘッド本体の下面に固定され、上端部に形成されたフランジ部と、下端部に形成された係合突起とを有する位置合わせ部材と、前記内側連結リングのリング垂直部の外周面に形成され、前記フランジ部が係合する内側段差部と、前記外側連結リングのリング垂直部の内周面に形成され、前記フランジ部が係合する外側段差部と、前記中間連結リングのリング垂直部の上面に形成され、前記係合突起が係合する係合凹部と、によって構成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の態様は、基板保持装置に用いられる弾性膜であって、基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする弾性膜である。
【００１９】
本発明のさらに他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付けるための基板保持装置と、を備えた研磨装置であって、前記基板保持装置は、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜と、前記弾性膜が連結されるヘッド本体と、を備え、前記弾性膜は、前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びていることを特徴とする研磨装置である。
【００２０】
本発明のさらに他の態様は、基板保持装置のヘッド本体に固定され、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜を交換する方法であって、前記弾性膜は、前記基板に当接して該基板を研磨パッドに押圧する当接部と、前記当接部の周端部から上方に延びるエッジ周壁と、前記エッジ周壁の径方向内側に配置され、前記当接部から上方に延びる複数の内部周壁を備えており、前記複数の内部周壁のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁は、径方向内側に傾斜した傾斜周壁であり、前記傾斜周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びており、前記ヘッド本体は、前記弾性膜が連結される少なくとも３つの連結リングを備え、前記少なくとも２つの傾斜周壁は、固定具によって前記少なくとも３つの連結リングに連結されており、前記固定具は、固定具本体と、前記固定具本体から突出し、前記少なくとも３つの連結リングの内側連結リングと外側連結リングに係合可能なつばと、を有しており、前記つばと前記内側連結リングと外側連結リングとの係合を解除し、前記少なくとも３つの連結リングから弾性膜を取り外し、新たな弾性膜を用意し、前記新たな弾性膜の少なくとも２つの傾斜周壁を、前記少なくとも３つの連結リングに保持させ、前記固定具のつばを、前記内側連結リングと外側連結リングに係合させて、前記新たな弾性膜を前記ヘッド本体に固定することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、傾斜周壁として構成された内部周壁は、その下端から上端までの全体において径方向内側に傾斜しつつ、上方に延びている。すなわち、傾斜周壁は水平部を有さない。したがって、隣接する圧力室にそれぞれ供給される流体の圧力差が大きい場合でも、傾斜周壁が当接部に接触しない。さらに、隣接する傾斜周壁が互いに接触することを防止することができる。さらに、隣接する傾斜周壁の間の間隔を小さくすることができるので、径方向における圧力室の幅を小さくすることができる。その結果、基板保持装置に保持される基板の研磨プロファイルを精密に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態に係る研磨装置を示す図である。
【図２】図１に示す研磨装置に備えられている基板保持装置を示す模式図である。
【図３】図２に示すリテーナリングおよび連結リングを示す平面図である。
【図４】図２に示す球面軸受および連結リングの一部の拡大断面図である。
【図５】一実施形態に係る弾性膜がヘッド本体のキャリアに連結されている状態を示す概略断面図である。
【図６】図５に示される弾性膜の一部を示す拡大断面図である。
【図７】図７（ａ）は、第３連結リングの断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ線矢視図である。
【図８】連結リングのリング傾斜部の内周面に押圧突起が形成された一例を示す拡大断面図である。
【図９】エッジ周壁に隣接して配置されている２つの内部周壁が傾斜周壁として構成された弾性膜の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、固定具の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図６に示される弾性膜をヘッド本体に連結するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具を用いて３つの連結リングをキャリアに同時に固定する各工程を示した模式図である。
【図１２】図６に示される弾性膜をヘッド本体に連結するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具を用いて３つの連結リングをキャリアに同時に固定する各工程を示した模式図である。
【図１３】図６に示される弾性膜をヘッド本体に連結するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具を用いて３つの連結リングをキャリアに同時に固定する各工程を示した模式図である。
【図１４】図６に示される弾性膜をヘッド本体に連結するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具を用いて３つの連結リングをキャリアに同時に固定する各工程を示した模式図である。
【図１５】固定具の配置の一例を示した模式図である。
【図１６】一実施形態に係る位置決め機構を示す断面図である。
【図１７】図１６に示される位置決め機構の変形例を示す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、他の実施形態に係る位置決め機構を示す模式図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、図１８（ａ）に示される位置決め機構の変形例を示す模式図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、さらに他の実施形態に係る位置決め機構を示す模式図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図２１】図２０（ａ）に示される位置決め機構の変形例を示す模式図である。
【図２２】従来の弾性膜の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド１９を支持する研磨テーブル１８と、研磨対象物である基板の一例としてのウェハＷを保持して研磨テーブル１８上の研磨パッド１９に押圧する基板保持装置１を備えている、以下の説明では、基板保持装置１を研磨ヘッド１と称する。
【００２４】
研磨テーブル１８は、テーブル軸１８ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ２９に連結されており、そのテーブル軸１８ａ周りに回転可能になっている。研磨パッド１９は研磨テーブル１８の上面に貼付されており、研磨パッド１９の表面１９ａがウェハＷを研磨する研磨面を構成している。研磨テーブル１８の上方には研磨液供給ノズル２５が設置されており、この研磨液供給ノズル２５によって研磨テーブル１８上の研磨パッド１９上に研磨液Ｑが供給されるようになっている。
【００２５】
研磨ヘッド１は、ウェハＷを研磨面１９ａに対して押圧するヘッド本体２と、ウェハＷを保持してウェハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにするリテーナリング３とを備えている。研磨ヘッド１は、ヘッドシャフト２７に接続されており、このヘッドシャフト２７は、上下動機構８１によりヘッドアーム６４に対して上下動するようになっている。このヘッドシャフト２７の上下動により、ヘッドアーム６４に対して研磨ヘッド１の全体を昇降させ位置決めするようになっている。ヘッドシャフト２７の上端にはロータリージョイント８２が取り付けられている。
【００２６】
ヘッドシャフト２７および研磨ヘッド１を上下動させる上下動機構８１は、軸受８３を介してヘッドシャフト２７を回転可能に支持するブリッジ８４と、ブリッジ８４に取り付けられたボールねじ８８と、支柱８６により支持された支持台８５と、支持台８５上に設けられたサーボモータ９０とを備えている。サーボモータ９０を支持する支持台８５は、支柱８６を介してヘッドアーム６４に固定されている。
【００２７】
ボールねじ８８は、サーボモータ９０に連結されたねじ軸８８ａと、このねじ軸８８ａが螺合するナット８８ｂとを備えている。ヘッドシャフト２７は、ブリッジ８４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９０を駆動すると、ボールねじ８８を介してブリッジ８４が上下動し、これによりヘッドシャフト２７および研磨ヘッド１が上下動する。
【００２８】
ヘッドシャフト２７はキー（図示せず）を介して回転筒６６に連結されている。この回転筒６６はその外周部にタイミングプーリ６７を備えている。ヘッドアーム６４にはヘッドモータ６８が固定されており、上記タイミングプーリ６７は、タイミングベルト６９を介してヘッドモータ６８に設けられたタイミングプーリ７０に接続されている。したがって、ヘッドモータ６８を回転駆動することによってタイミングプーリ７０、タイミングベルト６９、およびタイミングプーリ６７を介して回転筒６６およびヘッドシャフト２７が一体に回転し、研磨ヘッド１が回転する。ヘッドアーム６４は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたアームシャフト８０によって支持されている。研磨装置は、ヘッドモータ６８、サーボモータ９０をはじめとする装置内の各機器を制御する制御装置４０を備えている。
【００２９】
研磨ヘッド１は、その下面にウェハＷを保持できるように構成されている。ヘッドアーム６４はアームシャフト８０を中心として旋回可能に構成されており、下面にウェハＷを保持した研磨ヘッド１は、ヘッドアーム６４の旋回によりウェハＷの受取位置から研磨テーブル１８の上方位置に移動される。
【００３０】
ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド１および研磨テーブル１８をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１８の上方に設けられた研磨液供給ノズル２５から研磨パッド１９上に研磨液Ｑを供給する。この状態で、研磨ヘッド１を所定の位置（所定の高さ）まで下降させ、この所定の位置でウェハＷを研磨パッド１９の研磨面１９ａに押圧する。ウェハＷは研磨パッド１９の研磨面１９ａに摺接され、これによりウェハＷの表面が研磨される。
【００３１】
次に、研磨ヘッド１について説明する。図２は、研磨ヘッド（基板保持装置）１の概略断面図である。図２に示すように、研磨ヘッド１は、ウェハＷを研磨面１９ａに対して押圧するヘッド本体２と、ウェハＷを囲むように配置されたリテーナリング３とを備えている。ヘッド本体２およびリテーナリング３は、ヘッドシャフト２７の回転により一体に回転するように構成されている。リテーナリング３は、ヘッド本体２とは独立して上下動可能に構成されている。
【００３２】
ヘッド本体２は、円形のフランジ４１と、フランジ４１の下面に取り付けられたスペーサ４２と、スペーサ４２の下面に取り付けられたキャリア４３とを備えている。フランジ４１は、ヘッドシャフト２７に連結されている。キャリア４３は、スペーサ４２を介してフランジ４１に連結されており、フランジ４１、スペーサ４２、およびキャリア４３は、一体に回転し、かつ上下動する。フランジ４１、スペーサ４２、およびキャリア４３を有するヘッド本体２は、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。なお、フランジ４１をＳＵＳ、アルミニウムなどの金属で形成してもよい。
【００３３】
ヘッド本体２の下面には、ウェハＷの裏面に当接する弾性膜１０が連結されている。弾性膜１０をヘッド本体２に連結する方法については後述する。弾性膜１０の下面が基板保持面１０ａを構成する。弾性膜１０は複数の（図２では、６つの）環状の周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆを有しており、これら周壁１４ａ〜１４ｆは、同心状に配置されている。これらの周壁１４ａ〜１４ｆにより、弾性膜１０とヘッド本体２との間に６つの圧力室、すなわち、中央に位置する円形状の中央圧力室１６ａ、最外周に位置する環状のエッジ圧力室１６ｆ、および中央圧力室１２とエッジ圧力室１６ｆとの間に位置する中間圧力室１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが形成されている。これらの圧力室１６ａ〜１６ｆはロータリージョイント８２を経由して圧力調整装置６５に接続されており、圧力調整装置６５から各圧力室１６ａ〜１６ｆにそれぞれ延びる流体ライン７３を通って流体（例えば、空気）が供給されるようになっている。圧力調整装置６５は、制御部４０に接続されており、これら６つの圧力室１６ａ〜１６ｆ内の圧力を独立に調整できるようになっている。さらに、圧力調整装置６５は、圧力室１６ａ〜１６ｆ内に負圧を形成することも可能となっている。このように、研磨ヘッド１においては、ヘッド本体２と弾性膜１０との間に形成される各圧力室１６ａ〜１６ｆに供給する流体の圧力を調整することにより、ウェハＷに加えられる押圧力をウェハＷの領域毎に調整できる。
【００３４】
弾性膜１０は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコー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ている。各圧力室１６ａ〜１６ｆは大気開放機構（図示せず）にも接続されており、圧力室１６ａ〜１６ｆを大気開放することも可能である。
【００３５】
リテーナリング３は、ヘッド本体２のキャリア４３および弾性膜１０を囲むように配置されている。このリテーナリング３は、研磨パッド１９の研磨面１９ａに接触するリング部材３ａと、このリング部材３ａの上部に固定されたドライブリング３ｂとを有している。リング部材３ａは、図示しない複数のボルトによってドライブリング３ｂに結合されている。リング部材３ａは、ウェハＷの外周縁を囲むように配置されており、ウェハＷの研磨中にウェハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにウェハＷを保持している。
【００３６】
リテーナリング３の上部は、環状のリテーナリング押圧機構６０に連結されており、このリテーナリング押圧機構６０は、リテーナリング３の上面（より具体的には、ドライブリング３ｂの上面）の全体に均一な下向きの荷重を与え、これによりリテーナリング３の下面（すなわち、リング部材３ａの下面）を研磨パッド１９の研磨面１９ａに対して押圧する。
【００３７】
リテーナリング押圧機構６０は、ドライブリング３ｂの上部に固定された環状のピストン６１と、ピストン６１の上面に接続された環状のローリングダイヤフラム６２とを備えている。ローリングダイヤフラム６２の内部にはリテーナリング圧力室６３が形成されている。このリテーナリング圧力室６３はロータリージョイント８２を経由して圧力調整装置６５に接続されている。この圧力調整装置６５からリテーナリング圧力室６３に流体（例えば、空気）を供給すると、ローリングダイヤフラム６２がピストン６１を下方に押し下げ、さらに、ピストン６１はリテーナリング３の全体を下方に押し下げる。このようにして、リテーナリング押圧機構６０は、リテーナリング３の下面を研磨パッド１９の研磨面１９ａに対して押圧する。さらに、圧力調整装置６５によりリテーナリング圧力室６３内に負圧を形成することにより、リテーナリング３の全体を上昇させることができる。リテーナリング圧力室６３は大気開放機構（図示せず）にも接続されており、リテーナリング圧力室６３を大気開放することも可能である。
【００３８】
リテーナリング３は、リテーナリング押圧機構６０に着脱可能に連結されている。より具体的には、ピストン６１は金属などの磁性材から形成されており、ドライブリング３ｂの上部には複数の磁石７０が配置されている。これら磁石７０がピストン６１を引き付けることにより、リテーナリング３がピストン６１に磁力により固定される。ピストン６１の磁性材としては、例えば、耐蝕性の磁性ステンレスが使用される。なお、ドライブリング３ｂを磁性材で形成し、ピストン６１に磁石を配置してもよい。
【００３９】
リテーナリング３は、連結部材７５を介して球面軸受８５に連結されている。この球面軸受８５は、リテーナリング３の半径方向内側に配置されている。図３は、リテーナリング３および連結部材７５を示す平面図である。図３に示すように、連結部材７５は、ヘッド本体２の中心部に配置された軸部７６と、この軸部７６に固定されたハブ７７と、このハブ７７からから放射状に延びる複数の（図示した例では６つの）スポーク７８とを備えている。スポーク７８の一方の端部は、ハブ７７に固定されており、スポーク７８の他方の端部は、リテーナリング３のドライブリング３ｂに固定されている。ハブ７７と、スポーク７８と、ドライブリング３ｂとは一体に形成されている。キャリア４３には、複数対の駆動ピン８０，８０が固定されている。各対の駆動ピン８０，８０は各スポーク７８の両側に配置されており、キャリア４３の回転は、駆動ピン８０，８０を介してリテーナリング３に伝達され、これによりヘッド本体２とリテーナリング３とは一体に回転する。
【００４０】
図２に示すように、軸部７６は球面軸受８５内を縦方向に延びている。図３に示すように、キャリア４３には、スポーク７８が収容される複数の放射状の溝４３ａが形成されており、各スポーク７８は各溝４３ａ内で縦方向に移動自在となっている。連結部材７５の軸部７６は、ヘッド本体２の中央部に配置された球面軸受８５に縦方向に移動自在に支持されている。このような構成により、連結部材７５およびこれに固定されたリテーナリング３は、ヘッド本体２に対して縦方向に移動可能となっている。さらに、リテーナリング３は、球面軸受８５により傾動可能に支持されている。
【００４１】
以下、球面軸受８５についてより詳細に説明する。図４は、球面軸受８５および連結部材７５の一部の拡大断面図である。図４に示すように、軸部７６は、複数のねじ７９によりハブ７７に固定されている。軸部７６には縦方向に延びる貫通穴８８が形成されている。この貫通穴８８は軸部７６が球面軸受８５に対して縦方向に移動する際の空気抜き穴として作用し、これによりリテーナリング３はヘッド本体２に対して縦方向にスムーズに移動可能となっている。
【００４２】
球面軸受８５は、連結部材７５を介してリテーナリング３に連結された中間輪９１と、中間輪９１を上から摺動自在に支持する外輪９２と、中間輪９１を下から摺動自在に支持する内輪９３とを備えている。中間輪９１は、球殻の上半分よりも小さい部分球殻形状を有し、外輪９２と内輪９３との間に挟まれている。
【００４３】
キャリア４３の中央部には凹部４３ｂが形成されており、外輪９２は凹部４３ｂ内に配置されている。外輪９２は、その外周部につば９２ａを有しており、このつば９２ａを凹部４３ｂの段部にボルト（図示せず）により固定することにより、外輪９２がキャリア４３に固定されるとともに、中間輪９１および内輪９３に圧力を掛けることが可能となっている。内輪９３は凹部４３ｂの底面上に配置されており、中間輪９１の下面と凹部４３ｂの底面との間に隙間が形成されるように、中間輪９１を下から支えている。
【００４４】
外輪９２の内面９２ｂ、中間輪９１の外面９１ａおよび内面９１ｂ、および内輪９３の外面９３ａは、支点Ｏを中心とした略半球面から構成されている。中間輪９１の外面９１ａは、外輪９２の内面９２ｂに摺動自在に接触し、中間輪９１の内面９１ｂは、内輪９３の外面９３ａに摺動自在に接触している。外輪９２の内面９２ｂ（摺接面）、中間輪９１の外面９１ａおよび内面９１ｂ（摺接面）、および内輪９３の外面９３ａ（摺接面）は、球面の上半分よりも小さい部分球面形状を有している。このような構成により、中間輪９１は、外輪９２および内輪９３に対して全方向（３６０°）に傾動可能であり、かつ傾動中心である支点Ｏは球面軸受８５よりも下方に位置する。
【００４５】
外輪９２、中間輪９１、および内輪９３には、軸部７６が挿入される貫通孔９２ｃ，９１ｃ，９３ｂがそれぞれ形成されている。外輪９２の貫通孔９２ｃと軸部７６との間には隙間が形成されており、同様に、内輪９３の貫通孔９３ｂと軸部７６との間には隙間が形成されている。中間輪９１の貫通孔９１ｃは、外輪９２および内輪９３の貫通孔９２ｃ，９３ｂよりも小さな直径を有しており、軸部７６は中間輪９１に対して縦方向にのみ移動可能となっている。したがって、軸部７６に連結されたリテーナリング４０は、横方向に移動することは実質的に許容されず、リテーナリング４０の横方向（水平方向）の位置は球面軸受８５によって固定される。
【００４６】
球面軸受８５は、リテーナリング３の上下移動および傾動を許容する一方で、リテーナリング３の横方向の移動（水平方向の移動）を制限する。ウェハＷの研磨中は、リテーナリング３はウェハＷと研磨パッド１９との摩擦に起因した横方向の力（ウェハＷの半径方向外側に向かう力）をウェハＷから受ける。この横方向の力は球面軸受８５によって受けられる。このように、球面軸受８５は、ウェハＷの研磨中に、ウェハＷと研磨パッド１９との摩擦に起因してリテーナリング３がウェハＷから受ける横方向の力（ウェハＷの半径方向外側に向かう力）を受けつつ、リテーナリング３の横方向の移動を制限する（すなわちリテーナリング３の水平方向の位置を固定する）支持機構として機能する。
【００４７】
図５は、弾性膜１０がヘッド本体２に連結されている状態を示す概略断面図であり、図６は、図５に示される弾性膜１０の一部を示す拡大断面図である。弾性膜１０は、ウェハＷに接触する円形の当接部１１と、当接部１１に接続される複数の（図５では、６つの）周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆを有している。上述したように、これら６つの周壁１４ａ〜１４ｆによって、６つの圧力室（すなわち、中央圧力室１６ａ、中間圧力室１６ｂ〜１６ｅ、およびエッジ圧力室１６ｆ）が形成される。当接部１１はウェハＷの裏面、すなわち研磨すべき表面とは反対側の面に接触し、ウェハＷを研磨パッド１９に対して押し付ける。周壁１４ａ〜１４ｆは、同心状に配置された環状の周壁である。
【００４８】
周壁１４ｆは、最も外側の周壁であり、当接部１１の周端部から上方に延びる。以下の説明では、周壁１４ｆをエッジ周壁１４ｆと称する。周壁１４ｅはエッジ周壁１４ｆの径方向内側に配置され、周壁１４ｄは周壁１４ｅの径方向内側に配置され、周壁１４ｃは周壁１４ｂの径方向内側に配置され、周壁１４ｂは周壁１４ｃの径方向内側に配置され、周壁１４ａは周壁１４ｂの径方向内側に配置されている。以下の説明では、周壁１４ａを第１内部周壁１４ａと称し、周壁１４ｂを第２内部周壁１４ｂと称し、周壁１４ｃを第３内部周壁１４ｃと称し、周壁１４ｄを第４内部周壁１４ｄと称し、周壁１４ｅを第５内部周壁１４ｅと称する。内部周壁１４ａ〜１４ｅは当接部１１から上方に延びている。
【００４９】
当接部１１は、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃとの間に形成された圧力室１６ｃに連通する複数の通孔１７を有している。図５および図６では１つの通孔１７のみを示す。当接部１１にウェハＷが接触した状態で中間圧力室１６ｃに真空が形成されると、ウェハＷが当接部１１の下面に、すなわち研磨ヘッド１に真空吸引により保持される。さらに、ウェハＷが研磨パッド１９から離れた状態で中間圧力室１６ｃに流体を供給すると、ウェハＷが研磨ヘッド１からリリースされる。通孔１７は圧力室１６ｃの代わりに他の圧力室に形成してもよい。その際にはウェハＷの真空吸引やリリースは通孔１７を形成した圧力室の圧力を制御することにより行う。
【００５０】
本実施形態では、内部周壁１４ａ〜１４ｅは、径方向内側に傾斜した傾斜周壁として構成されており、同一の形状を有する。以下では、傾斜周壁として構成された内部周壁１４ｂを説明する。
【００５１】
傾斜周壁である内部周壁１４ｂは、当接部１１から斜め上方に延びる周壁本体５５と、該周壁本体５５の先端に形成された環状のシール突起５４とから構成される。本実施形態では、シール突起５４は円状の断面形状を有しており、周壁本体５５は、シール突起５４の接線方向に延びている。内部周壁１４ｂは、その下端から上端までの全体において径方向内側に所定の角度θで傾斜しつつ、上方に延びている。内部周壁１４ｂの下端は当接部１１に接続され、内部周壁１４ｂの上端（すなわち、シール突起５４）は、後述するヘッド本体２の連結リング２３ａに接続される。
【００５２】
当接部１１に対する内部周壁１４ｂの傾斜角度θは、好ましくは、２０°〜７０°の範囲に設定される。傾斜角度θが２０°よりも小さいと、水平部（図２２の水平部１２１ａ〜１２１ｇ参照）を有する従来の内部周壁と同様の問題が発生するおそれがある。より具体的には、傾斜角度θが２０°よりも小さいと、隣接する圧力室１６に供給される流体の圧力差が大きい場合に、隣接する内部周壁１４同士が接触するおそれがある。傾斜角度θが７０°よりも大きいと、内部周壁１４によって、鉛直方向における弾性膜１０の伸縮（すなわち、弾性膜１０の変形）が阻害されるおそれがある。この場合、弾性膜１０が圧力室１６に供給される流体の圧力に応じて適切に伸縮できないので、ウェハＷに加えられる押圧力をウェハＷの領域毎に調整することが困難になるおそれがある。
【００５３】
図６に示されるように、傾斜周壁として構成された内部周壁１４ａ〜１４ｅは互いに同一の形状を有しているので、内部周壁１４ａ〜１４ｅは互いに平行に延びている。より具体的には、内部周壁１４ａ〜１４ｅの周壁本体５５は互いに平行である。図５に示すように、第１内部周壁１４ａと第２内部周壁１４ｂとの間に圧力室１６ｂが形成され、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃとの間に圧力室１６ｃが形成され、第３内部周壁１４ｃと第４内部周壁１４ｄとの間に圧力室１６ｄが形成され、第４内部周壁１４ｄと第５内周壁１６ｅとの間に圧力室１６ｅが形成され、第５内部周壁１６ｆとエッジ周壁１４ｆとの間に圧力室１６ｆが形成される。本実施形態では、傾斜周壁である内部周壁１４ａ〜１４ｅは、直線状に斜め上方に延びているが、内部周壁１４ａ〜１４ｅは、曲線状に斜め上方に延びてもよい。
【００５４】
さらに、図５および図６に示される弾性膜１０において、傾斜周壁として構成された内部周壁１４ａ〜１４ｅは互いに平行に延びている。すなわち、内部周壁１４ａ〜１４ｅの周壁本体５５の傾斜角度θは同一である。この場合、隣接する内部周壁１４を極めて狭い間隔で配置することができるので、圧力室１６の径方向の幅を極めて狭くすることができる。
【００５５】
傾斜周壁として構成された内部周壁１４ａ〜１４ｅが互いに接触しなければ、内部周壁１４ａ〜１４ｅは互いに略平行に延びてもよい。より具体的には、傾斜周壁として構成された内部周壁１４ａ〜１４ｅの周壁本体５５の傾斜角度θは互いにある程度異なっていてもよい。本明細書において、「略平行」との表現は、傾斜周壁として構成された内部周壁１４のうちの１つの内部周壁１４の傾斜角度（説明の便宜上、この傾斜角度を基準傾斜角度θｓと称する）を基準としたときに、傾斜周壁として構成された他の内部周壁１４の傾斜角度θが基準傾斜角度θｓに対して±１０°の範囲内にあることを意味する（すなわち、θｓ−１０≦θ≦θｓ＋１０）。例えば、内部周壁１４ａの傾斜角度が４５°であり、かつ内部周壁１４ａの傾斜角度を基準傾斜角度θｓとした場合に、内部周壁１４ｂ〜１４ｅの傾斜角度θは、内部周壁１４ａの基準傾斜角度θｓ（＝４５°）に対して±１０°の範囲（すなわち、３５°〜５５°の範囲）にある。
【００５６】
本実施形態では、エッジ周壁１４ｆは、当接部１１に対して垂直に延びる垂直部２２と該垂直部２２に接続される傾斜部２８とから構成されている。傾斜部２８は、垂直部２２から径方向内側に延びる。当接部１１に対する傾斜部２８の傾斜角度は、内部周壁１４ａ〜１４ｅの傾斜角度θと同一である。図示はしないが、エッジ周壁１４ｆは、当接部１１からヘッド本体２まで垂直に延びてもよい。
【００５７】
内部周壁１４ａ〜１４ｅ、エッジ周壁１４ｆ、および当接部１１とを有する弾性膜１０は、金型などを用いて一体的に成型することができる。
【００５８】
上述したように、各圧力室１６ａ〜１６ｆには、圧力調整装置６５からロータリージョイント８２を介して延びる流体ライン７３（図１および図２参照）を通って流体がそれぞれ供給される。図５には、圧力調整装置６５から圧力室１６ｃに流体を供給するための流体ライン７３の一部のみが示されている。
【００５９】
図５に示される流体ライン７３の一部は、スペーサ４２に形成された貫通孔７３ａと、キャリア４３に形成され、貫通孔７３ａと連通する貫通孔７３ｂと、後述する連結リング２３に形成され、貫通孔７３ｂに連通する貫通孔７３ｃとによって構成される。これら貫通孔７３ａ，７３ｂ，７３ｃは、同一の直径を有している。連結リング２３に形成された貫通孔７３ｃの上端には、環状の凹部が形成されており、この凹部に、連結リング２３とキャリア４３との間の隙間をシールするシール部材（例えば、Ｏ−リング）７４が配置される。このシール部材７４によって、貫通孔７３ｂ，７３ｃを流れる流体が連結リング２３とキャリア４３との間の隙間から漏洩することが防止される。同様に、キャリア４３に形成された貫通孔７３ｂの上端には、環状の凹部が形成されており、この凹部に、キャリア４３とスペーサ４２との間の隙間をシールするシール部材（例えば、Ｏ−リング）４４が配置されている。このシール部材４４によって、貫通孔７３ａ，７３ｂを流れる流体がスペーサ４２とキャリア４３との間の隙間から漏洩することが防止される。
【００６０】
ヘッド本体２は、さらに、内部周壁１４ａ〜１４ｅおよびエッジ周壁１４ｆが接続される複数の連結リング２３ａ〜２３ｅを有する。連結リング２３ａは第１内部周壁１４ａと第２内部周壁１４ｂとの間に配置され、以下の説明では、第１連結リング２３ａと称する。連結リング２３ｂは第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃとの間に配置され、以下の説明では、第２連結リング２３ｂと称する。連結リング２３ｃは第３内部周壁１４ｃと第４内部周壁１４ｄとの間に配置され、以下の説明では、第３連結リング２３ｃと称する。連結リング２３ｄは第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅとの間に配置され、以下の説明では、第４連結リング２３ｄと称する。連結リング２３ｅは第５内部周壁１４ｅとエッジ周壁１４ｆとの間に配置され、以下の説明では、第５連結リング２３ｅと称する。このように、各連結リング２３ａ〜２３ｅは、隣接する内部周壁１４の間に配置される。本実施形態では、第１内部周壁１４ａも傾斜周壁として構成されているので、ヘッド本体２は、該内部周壁１４ａが連結される連結リング２３ｆを有している。以下の説明では、連結リング２３ｆを追加連結リング２３ｆと称する。
【００６１】
第１連結リング２３ａ、第３連結リング２３ｃおよび第５連結リング２３ｅは、後述する係合溝、段差部、および突出部以外は互いに同一の構成を有する。第２連結リング２３ｂおよび第４連結リング２３ｄは、互いに同一の構成を有する。さらに、第２連結リング２３ｂおよび第４連結リング２３ｄは、後述するリング垂直部が第１連結リング２３ａ、第３連結リング２３ｃおよび第５連結リング２３ｅのリング垂直部よりも短い点と、係合溝がリング垂直部に形成されない点が第１連結リング２３ａ、第３連結リング２３ｃおよび第５連結リング２３ｅと相違する。以下では、第３連結リング２３ｃの構成を説明する。
【００６２】
図７（ａ）は、第３連結リング２３ｃの断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ線矢視図である。図７（ａ）では、上記シール部材７４が仮想線（点線）で描かれている。第３連結リング２３ｃは、ヘッド本体２のキャリア４３に対して垂直に延びるリング垂直部５０と、該リング垂直部５０から径方向外側に延びつつ下方に傾斜するリング傾斜部５１とを有する。弾性膜１０の当接部１１と平行である水平面Ｐに対するリング傾斜部５１の内周面５１ａの傾斜角度θ’は、傾斜周壁として構成された第３内部周壁１４ｃの傾斜角度θ（図６参照）よりも小さく、水平面Ｐに対するリング傾斜部５１の外周面５１ｂの傾斜角度θ’’は、傾斜周壁として構成された第４内部周壁１４ｅの傾斜角度θよりも大きい。リング傾斜部５１の外周面５１ｂは、リング傾斜部５１の内周面５１ａとリング傾斜部５１の先端５１ｃで接続される。したがって、リング傾斜部５１は、リング傾斜部５１の先端５１ｃに向かって徐々に細くなる断面形状を有している。内周面５１ａと外周面５１ｂとが接続されるリング傾斜部５１の先端５１ｃは、曲面からなる断面形状（例えば、半円状の断面形状）を有している。この曲面の半径は、好ましくは、径方向における内部周壁の厚さと等しい。さらに、第３連結部材２３ｃは、第３連結部材２３ｃのリング傾斜部５１の内周面５１ａから外周面５１ｂまで延びる貫通孔５１ｄを有している。さらに、リング傾斜部５１の外周面５１ｂには、該外周面５１ｂの全周にわたって延びる環状のシール溝５１ｅが形成されている。
【００６３】
図７（ｂ）に示されるように、第３連結リング２３ｃのリング傾斜部５１の内周面５１ａには、該内周面５１ａの周方向に延びる複数の横溝６３と、隣接する横溝６３を互いに連通させる複数の縦溝６４とが形成されている。本実施形態では、流体ライン７３の貫通孔７３ｃは、リング傾斜部５１の内周面５１ａに形成された横溝６３に開口しており、貫通孔５１ｄは、流体ライン７３が開口する横溝６３とは異なる横溝６３に開口している。流体ライン７３の貫通孔７３ｃおよび貫通孔５１ｄは、リング傾斜部５１の内周面５１ａに形成された縦溝６４にそれぞれ開口してもよい。図示はしないが、第３連結リング２３ｃのリング傾斜部５１の外周面５１ｂには、該外周面５１ｂの周方向に延びる複数の横溝と、隣接する横溝を互いに連通させる複数の縦溝とが形成されている。貫通孔５１ｄは、リング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成された横溝または縦溝に開口するのが好ましい。
【００６４】
図６に示される内部周壁１４のシール突起５４は、リング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに嵌め込まれる。弾性膜１０をヘッド本体２に連結するときに、シール突起５４は、該シール突起５４の径方向外側に位置する連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａによってシール溝５１ｅの底面に押圧される。例えば、第２内部周壁１４ｂの先端に形成されたシール突起５４は、第１連結リング２３ａのリング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに嵌め込まれ、第２連結リング２３ｂのリング傾斜部５１の内周面５１ａによって、第１連結リング２３ａのシール溝５１ｅの底面に押圧される。これにより、第２内部周壁１４ｂと、第１連結リング２３ａのリンク傾斜部５１との間の隙間、および第２内部周壁１４ｂと、第２連結リング２３ｂのリンク傾斜部５１の外周面５１ｂとの間の隙間がシールされる。このような構成で、各圧力室１６ａ〜１６ｅに供給された流体が各圧力室１６ａ〜１６ｅから漏洩することが防止される。
【００６５】
図８に示されるように、連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａに、シール溝５１ｅに嵌め込まれたシール突起５４に対向する環状の押圧突起５１ｆを形成してもよい。押圧突起５１ｆは、リング傾斜部５１の内周面５１ａの全周にわたって延びる。押圧突起５１ｆによって、シール突起５４をシール溝５１ｅの底面により強い押圧力で押圧することができる。その結果、各圧力室１６ａ〜１６ｅに供給された流体が各圧力室１６ａ〜１６ｅから漏洩することをより効果的に防止することができる。
【００６６】
図５に示されるように、内部周壁１４ａ〜１４ｅは、それぞれ、連結リング２３ａ〜２３ｅとシール突起５４でのみ接触する。すなわち、先端５１ｃに向かって徐々に細くなる断面形状を有するリング傾斜部５１と、シール突起５４以外の内部周壁１４との間には隙間が形成される。この隙間によって、各圧力室１６ａ〜１６ｆに加圧された流体を供給したときに、内部周壁１４ａ〜１４ｅが径方向に移動する（すなわち、シール突起５４を支点として回動する）ことが許容される。その結果、各圧力室１６ａ〜１６ｆに供給される流体の圧力に応じて、弾性膜１０を円滑に膨らませることができるので、研磨プロファイルを精密に調整することができる。
【００６７】
上述したように、各圧力室１６ａ〜１６ｆに加圧された流体を供給すると、弾性膜１０が膨らみ、内部周壁１４ａ〜１４ｆと当接部１１との接続部分も径方向に移動する。しかしながら、内部周壁１４ａ〜１４ｅのシール突起５４以外の部分では、内部周壁１４ａ〜１４ｅと連結リング２３ａ〜２３ｅとの間には上記隙間が形成されているので、内部周壁１４ａ〜１４ｅの径方向におけるある程度の移動は連結リング２３ａ〜２３ｅによって妨害されない。したがって、各圧力室１６ａ〜１６ｆに供給される流体の圧力に応じて、弾性膜１０を膨らませることができる。
【００６８】
隣接する圧力室１６にそれぞれ供給される流体の圧力差がある場合は、これら圧力室１６を区画する内部周壁１４が径方向に変形しようとする。しかしながら、連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａまたは外周面５１ｂによって、内部周壁１４の径方向の変形が制限されるので、内部周壁が当接部１１と接触することが効果的に防止され、同時に、隣接する内部周壁が互いに接触することが効果的に防止される。本実施形態では、連結リング２３のリング傾斜部５１の先端５１ｃは曲面からなる断面形状を有している。したがって、内部周壁１４がリング傾斜部５１の先端５１ｃに接触したときに、内部周壁１４の損傷を防止することができる。
【００６９】
上述したように、連結リング２３は、リング傾斜部５１の内周面５１ａおよび外周面５１ｂに形成された横溝６３と縦溝６４と、内周面５１ａから外周面５１ｂまで延び、かつ横溝６３（または縦溝６４）に開口する貫通孔５１ｄとを有している。さらに、各圧力室１６ａ〜１６ｆに供給される流体が流れる流体ライン７３の貫通孔７３ｃ（図５参照）は、横溝６３に開口している。したがって、隣接する圧力室１６にそれぞれ供給される流体の圧力差によって、内部周壁１４が連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａおよび／または外周面５１ｂに接触しても、流体ライン７３を流れる流体をリング傾斜部５１に形成された横溝６３と縦溝６４、および貫通孔５１ｄを介して圧力室１６に素早くかつ円滑に供給することができる。その結果、内部周壁１４が連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａおよび／または外周面５１ｂに接触している状態でも、流体ライン７３から供給される流体の圧力を当接部１１に速やかに作用させることができる。
【００７０】
図５に示されるように、リング傾斜部５１の先端５１ｃは、傾斜周壁として構成された内部周壁１４ａ〜１４ｅの中間点ＣＰよりも下方に位置しているのが好ましい。図６に示されるように、中間点ＣＰは、所定の傾斜角度θで上方に延びる内部周壁１４ａ〜１４ｅの中央に位置している。すなわち、内部周壁１４ａ〜１４ｅの中間点ＣＰと当接部１１との間の距離Ｌ１は、中間点ＣＰと内部周壁１４ａ〜１４ｅの先端との間の距離Ｌ２と等しい。
【００７１】
ウェハＷを弾性膜１０の基板保持面１０ａに吸着するために、圧力室（例えば、中間圧力室１６ｃ）に真空を形成すると、弾性膜１０はヘッド本体２に向かって変形する。弾性膜１０の変形量が大きいと、ウェハＷに発生する応力が増加して、ウェハＷ上に形成された電子回路が損傷したり、ウェハＷの割れが発生したりすることがある。本実施形態では、リング傾斜部５１の先端５１ｃが内部周壁１４ａ〜１４ｅの中間点ＣＰよりも下方に位置しているので、当接部１１とリング傾斜部５１の先端５１ｃとの間の距離が短い。したがって、ウェハＷを弾性膜１０の基板保持面１０ａ（図２参照）に吸着するときに、リング傾斜部５１の先端５１ｃに弾性膜１０が接触して、弾性膜１０の変形量を低減することができる。その結果、ウェハＷに発生する応力を低減することができる。さらに、リング傾斜部５１の先端５１ｃは、曲面からなる断面形状を有しているため、リング傾斜部５１の先端５１ｃに弾性膜１０が接触したときに、弾性膜１０の損傷を防止することができる。
【００７２】
本実施形態によれば、内部周壁１４は、従来の周壁に形成されていた水平部（図２２の水平部１２１ａ〜１２１ｇ参照）を有さない傾斜周壁として構成される。さらに、これら内部周壁１４は、同一の形状を有し、かつ互いに平行に（または略平行に）延びている。したがって、隣接する圧力室にそれぞれ供給される流体の圧力差が大きい場合でも、内部周壁１４が当接部１１に接触しない。さらに、隣接する内部周壁１４が互いに接触することを防止することができる。特に、隣接する内部周壁１４の間には、内部周壁１４が径方向内側または外側に移動することを制限するリング傾斜部５１を備えた連結リング２３が設けられているので、内部周壁１４と当接部１１との接触、および隣接する内部周壁１４同士の接触を効果的に防止することができる。その結果、研磨ヘッド（基板保持装置）１に保持されるウェハＷの研磨プロファイルを精密に調整することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態によれば、傾斜周壁として構成された内部周壁１４が互いに平行に延びているので、隣接する内部周壁１４の間の間隔を小さくすることができる。その結果、各圧力室１６ａ〜１６ｅの径方向における幅を小さくことができるので、研磨ヘッド（基板保持装置）１に保持されるウェハＷの研磨プロファイルを精密に調整することができる。
【００７４】
内部周壁１４を傾斜周壁として構成すると、隣接する内部周壁１４の間の間隔は、ウェハＷの研磨プロファイルに応じて任意に設定することができる。すなわち、隣接する内部周壁１４の間の間隔を所望の間隔（例えば、極めて狭い間隔）に設定することができる。複数の内部周壁１４ａ〜１４ｅのうちの隣接する少なくとも２つの内部周壁を傾斜周壁として構成してもよい。例えば、内部周壁１４ｃ、内部周壁１４ｄ、内部周壁１４ｅを傾斜周壁として構成してもよいし、エッジ周壁１４ｆに隣接して配置されている２つの内部周壁１４ｄ，１４ｅを傾斜周壁として構成してもよい。
【００７５】
図９は、エッジ周壁１４ｆに隣接して配置されている２つの内部周壁１４ｄ，１４ｅが傾斜周壁として構成された弾性膜１０の一例を示す断面図である。図９に示した弾性膜１０において、内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、図２２を参照して説明された従来の弾性膜１１０の内部周壁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと同様に、当接部１１から径方向内側に傾斜する傾斜部５７と、該傾斜部５７から水平に伸びる水平部５８とをそれぞれ有している。内部周壁１４ｄ，１４ｅを傾斜周壁として構成すると、内部周壁１４ｄ，１４ｅによって区画される圧力室１６ｅの幅を小さくすることができる。したがって、図９に示される弾性膜１０を用いることにより、ウェハＷの周縁部の研磨プロファイルを精密に調整することできる。
【００７６】
連結リング２３は、複数の固定具によってキャリア４３に固定される。連結リング２３を固定具によってキャリア４３に固定することにより、弾性膜１０がヘッド本体２に連結される。傾斜周壁として構成された、隣接する内部周壁１４の間の間隔が小さい弾性膜１０をヘッド本体２に連結する場合は、ヘッド本体２の連結リング２３の径方向における幅も小さくなる。その結果、連結リング２３をキャリア４３に固定するための固定具を狭いスペースに配置しなければならない。さらに、連結リング２３をキャリア４３に固定するための固定具の数が多いと、メンテナンス時に、弾性膜１０をキャリア４３から着脱する作業量が増加してしまう。
【００７７】
さらに、連結リング２３をヘッド本体２のキャリア４３に固定するための固定具を設置するスペースには制限がある。より具体的には、ヘッド本体２のキャリア４３には、流体を各圧力室１６ａ〜１６ｅに供給する複数の流体ライン７３（図２参照）が貫通しており、固定具はこれら流体ライン７３と接触しないように配置する必要がある。さらに、ヘッド本体２のキャリア４３には、スポーク７８が収容される複数の放射状の溝４３ａ（図３参照）が形成されており、固定具をこれら溝４３ａが形成されている位置に配置することができない。
【００７８】
そこで、本実施形態では、研磨ヘッド１は、傾斜周壁として形成された隣接する２つの内部周壁１４を３つの連結リング２３を介してヘッド本体２に同時に固定するための固定具７０を有する。以下、この固定具７０と、固定具７０を用いて、弾性膜１０が接続された連結リング２３をヘッド本体２に固定する方法について説明する。
【００７９】
図１０（ａ）は、固定具７０の上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるように、固定具７０は、円柱状の固定具本体７１と、固定具本体７１の外周面から外側に突出し、楕円形状を有するつば７２とを備える。つば７２は、２つの傾斜面７２ａ，７２ｂを有しており、これら傾斜面７２ａ，７２ｂは、それぞれつば７２の外周面まで延びている。傾斜面７２ａ，７２ｂを除いたつば７２の鉛直方向の厚みは、連結リング２３のリング垂直部５０に形成された係合溝（後述する）と同一である。固定具本体７１の上面７１ａには、図示しない治具（例えば、マイナスドライバー）の先端が係合可能な溝７１ｂが形成されている。溝７１ｂに治具の先端を係合させ、さらに治具を回転させることにより、固定具７０を回転させることができる。
【００８０】
次に、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具７０を用いて、３つの連結リング２３を同時にヘッド本体２のキャリア４３に固定する方法について説明する。３つの連結リング２３をキャリア４３に固定すると、２つの隣接する内部周壁１４が同時に研磨ヘッド２に連結される。以下の説明では、３つの連結リング２３のうちの径方向内側に位置する連結リング２３を内側連結リング２３と称することがあり、３つの連結リング２３のうちの径方向外側に位置する連結リング２３を外側連結リング２３と称することがあり、内側連結リング２３と外側連結リング２３との間に位置する連結リング２３を中間連結リングと称することがある。また、傾斜周壁として構成された隣接する２つの内部周壁１４のうちの径方向内側に位置する内部周壁１４を内側傾斜周壁１４と称することがあり、傾斜周壁として構成された隣接する２つの内部周壁１４のうちの径方向外側に位置する内部周壁１４を外側傾斜周壁１４と称することがある。
【００８１】
図１１乃至図１４は、図６に示される弾性膜１０をヘッド本体２に連結するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示される固定具７０を用いて３つの連結リング２３をキャリア４３に同時に固定する各工程を示した模式図である。
【００８２】
図６に示される弾性膜１０では、第２内部周壁１４ｂが内側傾斜周壁１４であり、第３内部周壁１４ｃが外側傾斜周壁１４である。第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対して、第１連結リング２３ａは内側連結リング２３であり、第２連結リング２３ｂは中間連結リング２３であり、第３連結リング２３ｃは外側連結リング２３である。固定具７０によって連結リング２３ａ〜２３ｃをキャリア４３に固定することにより、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃとがヘッド本体２に連結される。同様に、第４内部周壁１４ｄは内側傾斜周壁１４であり、第５内部周壁１４ｅは外側傾斜周壁１４である。第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅに対して、第３連結リング２３ｃは内側連結リング２３であり、第４連結リング２３ｄは中間連結リング２３であり、第５連結リング２３ｃは外側連結リング２３である。固定具７０によって連結リング２３ｃ〜２３ｅをキャリア４３に固定することにより、第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅとがヘッド本体２に連結される。このように、第３連結リング２３ｃは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては外側連結リング２３であり、第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅに対しては内側連結リング２３である。
【００８３】
図１１に示されるように、ヘッド本体２のキャリア４３の上面４３ｃには、複数の固定具７０がそれぞれ挿入される複数の第１凹部４５が形成されている。各第１凹部４５は、キャリア４３の上面４３ｃからキャリア４３の下面４３ｄに向かって延びている。第１凹部４５は、該第１凹部４５に挿入される固定具７０のつば７２が接触しないように、楕円形状の断面を有する。さらに、キャリア４３の下面４３ｄには、内側連結リング２３のリング垂直部５０が挿入される環状の第２凹部４６と、中間連結リング２３のリング垂直部５０が挿入される環状の第３凹部４７と、外側連結リング２３のリング垂直部５０が挿入される第４凹部４８が形成されている。第２凹部４６、第３凹部４７、および第４凹部４８は、キャリア４３の全周にわたって延びており、かつキャリア４３の下面４３ｄから上面４３ｃに向かって延びている。
【００８４】
第１凹部４５の径方向内側の内面には、内側開口９６が形成されており、第１凹部４５の径方向外側の内面には外側開口９７が形成されている。第１凹部４５は、内側開口９６を介して第２凹部４６と連通しており、かつ外側開口９７を介して第４凹部４８と連通している。第１凹部４５に挿入された固定具７０を回転させると、固定具７０のつば７２が内側開口９６および外側開口９７を通って、第２凹部４６および第４凹部４８の内部に突出する。
【００８５】
中間連結リング２３は、内側連結リング２３と外側連結リング２３に挟まれることで、該内側連結リング２３と外側連結リング２３に保持される。例えば、中間連結リング２３である第２連結リング２３ｂは、内側連結リング２３である第１連結リング２３ａと外側連結リング２３である第３連結リング２３ｃとに保持される。同様に、中間連結リング２３である第４連結リング２３ｄは、内側連結リング２３である第３連結リング２３ｃと外側連結リング２３である第３連結リング２３ｅとに保持される。
【００８６】
本実施形態では、中間連結リング２３は、その外周面から外側に突出する環状の突出部３０を有し、内側連結リング２３は、突出部３０が載置される環状の段差部３１を有する。さらに、外側連結リング２３は、その外周面から外側に突出する環状の突出部３３を有し、中間連結リング２３は、突出部３３が載置される環状の段差部３４を有する。第３連結リング２３ｃは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては外側連結リング２３として機能し、第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅに対しては内側連結リング２３として機能するので、第３連結リング２３ｃは、環状の突出部３３と、環状の段差部３１とを有している。
【００８７】
さらに、内側連結リング２３のリング垂直部５０には、固定具７０のつば７２が係合可能な内側係合溝３６が形成されており、外側連結リング２３のリング垂直部５０には、固定具７０のつば７２が係合可能な外側係合溝３７が形成されている。第３連結リング２３ｃは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては外側連結リング２３として機能し、第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅに対しては内側連結リング２３として機能するので、第３連結リング２３ｃは、内側係合溝３６と外側係合溝３７とを有している。
【００８８】
内側連結リング２３（例えば、第１連結リング２３ａ）のリング傾斜部５１の外周面に形成されたシール溝５１ｅに内側傾斜周壁１４（例えば、第２内部周壁１４ｂ）の先端に形成されたシール突起５４が嵌め込まれる。中間連結リング２３（例えば、第２連結リング２３ｂ）のリング傾斜部５１の外周面に形成されたシール溝５１ｅに外側傾斜周壁１４（例えば、第３内部周壁１４ｃ）の先端に形成されたシール突起５４が嵌め込まれる。さらに、中間連結リング２３の突出部３０を内側連結リング２３の段差部３１に載置させ、外側連結リング２３の突出部３３を中間連結リング２３の段差部３４に載置させる。この状態が図１１に示されている。
【００８９】
図１１に示されるように、弾性膜１０の第１内部周壁１４ａも傾斜周壁として構成されている。第１内部周壁１４ａは、追加連結リング２３ｆに接続され、該追加連結リング２３ｆをキャリア４３に固定することによりヘッド本体２に連結される。より具体的には、追加連結リング２３ｆは傾斜面５３を有しており、傾斜面５３には第１内部周壁１４ａの先端に形成されたシール突起５４が嵌め込まれるシール溝５３ａが形成されている。第１内部周壁１４ａは、該第１内部周壁１４ａのシール突起５４が追加連結リング２３ｆのシール溝５３ａに嵌め込まれた状態で、第１連結リング２３ａと追加連結リング２３ｆとに挟まれ、これにより、第１内部周壁１４ａが第１連結リング２３ａと追加連結リング２３ｆとに保持される。さらに、弾性膜１０のエッジ周壁１４ｆは傾斜部２８を有している。この傾斜部２８の先端には、シール突起５４が形成されており、第５連結リング２３ｆのリング傾斜部５１の外周面５１ｂには、このシール突起５４が嵌め込まれるシール溝５１ｅが形成されている。弾性膜１０をヘッド本体２のキャリア４３に連結する際は、弾性膜１０の内部周壁１４ｂ〜１４ｅおよびエッジ周壁１４ｆを連結リング２３ａ〜２３ｅに予め保持させ、かつ内部周壁１４ａを追加連結リング２３ｆに予め保持させる。
【００９０】
次いで、図１２に示されるように、弾性膜１０、連結リング２３ａ〜２３ｅ、および追加連結リング２３ｆをキャリア４３に向かって移動させ、各連結リング２３ａ〜２３ｅをキャリア４３の下面４３ｂに形成された凹部４６，４７，４８（図１１参照）に挿入する。図１１に示されるように、第３連結リング２３ｃが挿入される凹部は、第２内部周壁１４ｂおよび第３内部周壁１４ｃに対しては第４凹部４８である一方で、第４内部周壁１４ｄおよび第５内部周壁１４ｅに対しては第２凹部４６である。
【００９１】
次いで、図１３に示されるように、キャリア４３の上面４３ｃに形成された第１凹部４５に固定具７０を挿入し、固定具７０を治具（図示せず）によって回転させる。固定具７０が回転すると、図１４に示されるように、固定具７０のつば７２が内側開口９６および外側開口９７を通って内側連結リング２３のリング垂直部５０に形成された内側係合溝３６および外側連結リング２３のリング垂直部５０に形成された外側係合溝３７にそれぞれ係合する。
【００９２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示されるように、固定具７０のつば７２には、２つの傾斜面７２ａ，７２ｂが形成されている。傾斜面７２ａ，７２ｂは、それぞれつば７２の外周面まで延びている。この傾斜面７１ａ，７１ｂによって、つば７２はスムーズに係合溝３６，３７に進入することができる。
【００９３】
傾斜面７１ａ，７１ｂを除いたつば７２の厚みは係合溝３６，３７の厚みと同一であるため、スムーズに係合溝３６，３７に進入したつば７２は、係合溝３６，３７と強固に係合する。その結果、内側連結リング（例えば、第１連結リング２３ａ）、外側連結リング（例えば、第３連結リング２３ｃ）がキャリア４３に強固に固定される。このとき、内側連結リング２３と外側連結リング２３とに保持される中間連結リング２３（例えば、第２連結リング２３ｂ）も内側連結リング２３と外側連結リング２３とに強固に連結される。同時に、内側傾斜周壁（例えば、第２内部周壁１４ｂ）のシール突起５４が内側連結リング２３のリング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに、中間連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａによって押し付けられ、外側傾斜周壁（例えば、内部周壁１４ｃ）のシール突起５４が中間連結リング２３のリング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに、外側連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａによって押し付けられる。これにより、内側傾斜周壁１４と内側連結リング２３ａとの間の隙間、および内側傾斜周壁１４と中間連結リング２３との間の隙間がシールされ、外側傾斜周壁１４と中間連結リング２３との間の隙間、および外側傾斜周壁１４と外側連結リング２３との間の隙間がシールされる。図８を参照して説明されたように、連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａに、シール突起５４をシール溝５１ｅに押圧する押圧突起５１ｆを形成してもよい。
【００９４】
エッジ周壁１４ｆのシール突起５４は、キャリア４３の下面に形成された傾斜部４３ｅ（図１１参照）によって第５連結リング２３ｅのリング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに押し付けられ、これにより、エッジ周壁１４ｆと第５連結リング２３ｅとの間の隙間、およびエッジ周壁１４ｆとキャリア４３との間の隙間がシールされる。傾斜部４３ｅに、図８を参照して説明された環状の押圧突起５１ｆを配置してもよい。弾性膜１０をヘッド本体２に連結するときに、傾斜部４３ｅに設けられた押圧突起５１ｆによって、エッジ周壁１４ｆのシール突起５４が第５連結リング２３ｅのリング傾斜部５１の外周面５１ｂに形成されたシール溝５１ｅに強い押圧力で押圧される。その結果、圧力室１６ｆから流体が漏洩することを効果的に防止することができる。
【００９５】
本実施形態では、追加連結リング２３ｆは、複数のねじ９４によってキャリア４３に固定される。キャリア４３には、ねじ９４が挿入される貫通孔４３ｆ（図１１参照）が形成されており、追加連結リング２３ｆには、その上面から下面に向かって延びるねじ孔５６が形成されている。ねじ９４を貫通孔４３ｆに挿入して、ねじ９４をねじ孔５６に螺合させることにより、追加連結リング２３ｆが強固にキャリア４３に固定される。このとき、第１内部周壁１４ａのシール突起５４が追加連結リング２３ｆの傾斜面５３に形成されたシール溝５３ａに、第１連結リング２３ａのリング傾斜部５１の内周面５１ａによって押圧される。これにより、第１内部周壁１４ａと追加連結リング２３ｆとの間の隙間、および第１内部周壁１４ａと第１連結リング２３ａとの間の隙間がシールされる。
【００９６】
図１５は、固定具７０の配置の一例を示した模式図である。図１５に示されるように、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃは、第２連結リング２３ｂの周方向に沿って配列される複数の固定具７０によってキャリア４３に固定される。第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅは、第４連結リング２３ｄの周方向に沿って配列される複数の固定具７０によってキャリア４３に固定される。このように、上述した固定具７０を用いて３つの連結リング２３を同時にキャリア４３に固定すると、圧力室１６ａ〜１６ｅの径方向における幅が小さい場合でも、弾性膜１０をヘッド本体２に連結することができる。さらに、固定具７０の数を減らすことができるので、弾性膜１０を着脱するときの作業量を減少させることができる。
【００９７】
図１５に示されるように、キャリア４３には、各圧力室１６ａ〜１６ｅに流体を供給する流体ライン７３のための複数の貫通孔７３ｂが形成されている。なお、貫通孔７３ｂには、スペーサ４２とキャリア４３との間の隙間から貫通孔７３ａ，７３ｂを流れる流体が漏洩することを防止するシール部材４４（図５参照）が配置される。さらに、図３を参照して説明されたように、キャリア４３には、スポーク７８が収容される複数の放射状の溝４３ａが形成されている。本実施形態のように、隣接する２つの内部周壁１４をヘッド本体２に連結するために、固定具７０によって３つの固定リング２３をヘッド本体２のキャリア４３に固定すると、貫通孔７３ｂおよび溝４３ａとは異なる位置に、固定具７０を容易に配置させることができる。さらに、固定具７０の数を減らすことができるので、弾性膜１０の着脱が容易になる。
【００９８】
上述した弾性膜１０のメンテナンスまたは交換のために、ヘッド本体２のキャリア４３から取り外すときは、最初に、治具（図示せず）によって固定具７０を回転させ、固定具７０のつば７２と、内側連結リング２３の内側係合溝３６および外側連結リング２３の外側係合溝３７との係合を解除する（図１３参照）。この動作は、全ての固定具７０に対して行われる。次いで、全ての固定具７０を第１凹部４５から取り除き（図１２参照）、複数の連結リング２３をキャリア４３から取り外す（図１１参照）。次いで、複数の連結リング２３から弾性膜１０を取り外す。
【００９９】
メンテナンスされた弾性膜１０または新規な弾性膜１０をヘッド本体２のキャリア４３に取り付けるときは、中間連結リング２３を内側連結リング２３と外側連結リング２３に保持させ、さらに、弾性膜１０を複数の連結リング（すなわち、内側連結リング２３，中間連結リング２３、および外側連結リング２３）に予め保持させる（図１１参照）。次いで、弾性膜１０を保持する複数の連結リング２３をキャリア４３に向かって移動させ、各連結リング２３をキャリア４３の下面４３ｂに形成された各凹部（すなわち、第２凹部４６、第３凹部４７、および第４凹部４８）に挿入する（図１２参照）。次いで、キャリア４３の上面４３ｃに形成された第１凹部４５に固定具７０を挿入し（図１３参照）、固定具７０を治具（図示せず）によって回転させる。固定具７０が回転すると、固定具７０のつば７２が内側開口９６および外側開口９７を通って内側連結リング２３の内側係合溝３６および外側連結リング２３の外側係合溝３７にそれぞれ係合する。これにより、メンテナンスされた弾性膜１０または新規な弾性膜１０がヘッド本体２のキャリア４３に取り付けられる。
【０１００】
弾性膜１０を再度ヘッド本体２のキャリア４３に取り付けるためには、内側連結リング２３の内側係合溝３６が第１凹部４５の内側開口９６に対向し、外側連結リング２３の係合溝３７が第１凹部４５の外側開口９７に対向している必要がある。すなわち、内側連結リング２３および外側連結リング２３のそれぞれを、キャリア４３に形成された複数の第１凹部４５に対して（すなわち、ヘッド本体２に対して）正確に位置決めする必要がある。さらに、固定具７０を回転させたときに、内側連結リング２３および／または外側連結リング２３が中間連結リング２３に対して移動すると、これら連結リング２３が傷つくおそれがある。したがって、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減するために、および連結リング２３の破損を防止するために、研磨ヘッド（基板保持装置）１は、内側連結リング２３、中間連結リング２３、および外側連結リング２３の間の相対位置を固定する位置決め機構を有しているのが好ましい。以下では、図１６乃至図２１を参照して、位置決め機構の好ましい実施形態が説明される。
【０１０１】
図１６は、一実施形態に係る位置決め機構を示す断面図である。図１６に示される連結リング２３ａ〜２３ｅは、以下で説明される位置決め機構１００以外は、図５に示される連結リング２３ａ〜２３ｅと同様の構成を有している。図１６に示される位置決め機構１００は、棒状部材１０１と、内側連結リング２３のリング垂直部５０に形成され、棒状部材１０１が挿入可能な第１挿入孔１０３と、中間連結リング２３のリング垂直部５０に形成され、棒状部材１０１が挿入可能な第２挿入孔１０４と、外側連結リング２３のリング垂直部５０に形成され、棒状部材１０１が挿入可能な第３挿入孔１０５とにより構成される。第１挿入孔１０３は、水平方向に延びており、内側連結リング２３のリング垂直部５０を貫通している。同様に、第２挿入孔１０４は、水平方向に延びており、中間連結リング２３のリング垂直部５０を貫通しており、第３挿入孔１０５は、水平方向に延びており、外側連結リング２３のリング垂直部５０を貫通している。
【０１０２】
中間連結リング２３を、内側連結リング２３と外側連結リング２３に保持したときに、各連結リング２３に形成されたこれら挿入孔１０３，１０４，１０５は一直線上に並ぶことができる。一直線上に並んだ挿入孔１０３，１０４，１０５に棒状部材１０１を挿入すると、内側連結リング２３、中間連結リング２３、および外側連結リング２３の間の相対位置が固定される。
【０１０３】
図１６に示される実施形態では、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅ間の相対位置を１本の棒状部材１０１で固定している。上述したように、第３連結リング２３ｃは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては外側連結リング２３であり、第４内部周壁１４ｄと第５内部周壁１４ｅに対しては内側連結リング２３である。したがって、第３連結リング２３ｃのリング垂直部５０に形成される挿入孔は第２内部周壁１４ｂおよび第３内部周壁１４ｃに対しては第３挿入孔１０５として機能する一方で、第４内部周壁１４ｄおよび第５内部周壁１４ｅに対しては第１挿入孔１０３として機能する。
【０１０４】
このように、図１６に示される位置決め機構１００により、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅの破損を防止することができる。
【０１０５】
図１７は、図１６に示される位置決め機構１００の変形例を示す図である。図１７に示される弾性膜１０は、傾斜周壁として構成された４つの内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有しており、これら４つの内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、４つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに連結される。
【０１０６】
図１７に示される弾性膜１０では、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃに対して、第２内部周壁１４ｂが内側傾斜周壁１４であり、第３内部周壁１４ｃが外側傾斜周壁１４である。すなわち、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対して、第１連結リング２３ａは内側連結リング２３であり、第２連結リング２３ｂは中間連結リング２３であり、第３連結リング２３ｃは外側連結リング２３である。同様に、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄに対して、第３内部周壁１４ｃは内側傾斜周壁１４であり、第４内部周壁１４ｄは外側傾斜周壁１４である。すなわち、第３内部周壁１４ｃと第４内部周壁１４ｄに対して、第２連結リング２３ｂは内側連結リング２３であり、第３連結リング２３ｃは中間連結リング２３であり、第４連結リング２３ｄは外側連結リング２３である。
【０１０７】
図１７に示される実施形態では、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄ間の相対位置を１本の棒状部材１０１で固定している。上述したように、第２連結リング２３ｂは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては中間連結リング２３であり、第３内部周壁１４ｃと第４内部周壁１４ｄに対しては内側連結リング２３である。したがって、第２連結リング２３ｂのリング垂直部５０に形成される挿入孔は第２内部周壁１４ｂおよび第３内部周壁１４ｃに対しては第２挿入孔１０４として機能する一方で、第３内部周壁１４ｃおよび第４内部周壁１４ｄに対しては第１挿入孔１０３として機能する。さらに、第３連結リング２３ｃは、第２内部周壁１４ｂと第３内部周壁１４ｃに対しては外側連結リング２３であり、第３内部周壁１４ｃと第４内部周壁１４ｄに対しては中間連結リング２３である。したがって、第３連結リング２３ｃのリング垂直部５０に形成される挿入孔は第２内部周壁１４ｂおよび第３内部周壁１４ｃに対しては第３挿入孔１０５として機能する一方で、第３内部周壁１４ｃおよび第４内部周壁１４ｄに対しては第２挿入孔１０４として機能する。
【０１０８】
図１７に示される位置決め機構１００により、４本の連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄの破損を防止することができる。
【０１０９】
このように、位置決め機構１００によって相対位置が固定される内側連結リング２３、中間連結リング２３、および外側連結リング２３を弾性膜１０の径方向に連続して配置される複数の連結リング２３から任意に選択することができる。
【０１１０】
図１８（ａ）は、他の実施形態に係る位置決め機構を示す模式図であり、図５に示される弾性膜１０を保持する５つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを上方から眺めた図に相当する。図１８（ａ）では、上記軸部７６が仮想線（点線）で描かれている。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１８（ｂ）では、内側連結リング２３として機能する第３連結リング２３ｃ、中間リング２３として機能する第４連結リング２３ｄ、および外側連結リング２３として機能する第５連結リング２３ｅの間の相対位置を固定する位置決め機構１００ａが描かれている。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示される連結リング２３ａ〜２３ｅは、以下で説明される位置決め機構１００ａ，１００ｂ以外は、図５に示される連結リング２３ａ〜２３ｅと同様の構成を有している。
【０１１１】
図１８（ｂ）に示される位置決め機構１００ａは、中間連結リング２３（すなわち、第４連結リング２３ｄ）のリング垂直部５０の内周面および外周面からそれぞれ突出する第１係合突起１０８および第２係合突起１０９と、内側連結リング２３（すなわち、第３連結リング２３ｃ）のリング垂直部５０の外周面に形成され、第１係合突起１０８が係合する第１係合凹部１１０と、外側連結リング２３（すなわち、第５連結リング２３ｅ）のリング垂直部５０の内周面に形成され、第２係合突起１０９が係合する第２係合凹部１１２とにより構成される。
【０１１２】
第１係合突起１０８を第１係合凹部１１０に係合させ、かつ第２係合突起１０９を外側側係合凹部１１２に係合させると、内側連結リング２３（すなわち、第３連結リング２３ｃ）、中間連結リング２３（すなわち、第４連結リング２３ｄ）、および外側連結リング２３（すなわち、第５連結リング２３ｅ）の間の相対位置が固定される。
【０１１３】
第１係合突起１０８、第２係合突起１０９、第１係合凹部１１０、および第２係合凹部１１２は、第１係合突起１０８を第１係合凹部１１０に係合させた状態で、第２係合突起１０９を第２係合凹部１１２に係合可能であれば、各連結リング２３のリング垂直部５０における任意の位置に形成することができる。より具体的には、第１係合突起１０８は、中間連結リング２３のリング垂直部５０の内周面または内側連結リング２３のリング垂直部５０の外周面から突出し、第１係合突起１０８と係合可能な第１係合凹部１１０は、内側連結リング２３のリング垂直部５０の外周面または中間連結リング２３のリング垂直部５０の内周面に形成される。第２係合突起１０９は、中間連結リング２３のリング垂直部５０の外周面または外側連結リング２３のリング垂直部５０の内周面から突出し、第２係合突起１０９と係合可能な第２係合凹部１１２は、外側連結リング２３のリング垂直部５０の内周面または中間連結リング２３のリング垂直部５０の外周面に形成される。
【０１１４】
図１８（ａ）には、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃの間の相対位置を固定する位置決め機構１００ｂが、第１係合突起１０８、第２係合突起１０９、第１係合凹部１１０、および第２係合凹部１１２の他の例として描かれている。この位置決め機構１００ｂの場合、第１連結リング２３ａが内側連結リング２３であり、第２連結リング２３ｂが中間連結リング２３であり、第３連結リング２３ｃが外側連結リング２３である。
【０１１５】
位置決め機構１００ｂにおいて、第１係合突起１０８は、第１連結リング（内側連結リング）２３ａのリング垂直部５０の外周面から突出しており、この第１係合突起１０８と係合可能な第１係合凹部１１０は、第２連結リング（中間連結リング）２３ｂのリング垂直部５０の内周面に形成されている。第２係合突起１０９は、第２連結リング（中間連結リング）２３ｂのリング垂直部５０の外周面から突出しており、この第２係合突起１０９と係合可能な第２係合凹部１１２は、第３連結リング（外側連結リング）２３ｃのリング垂直部５０の内周面に形成されている。この構成により、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃの間の相対位置を固定することができる。
【０１１６】
このように、図１８（ａ）に示される２つの位置決め機構１００ａ，１００ｂにより、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅの破損を防止することができる。
【０１１７】
図１９（ａ）は、図１８（ａ）に示される位置決め機構１００ａ，１００ｂの変形例を示す模式図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。図１９（ｂ）に示される弾性膜１０は、傾斜周壁として構成された４つの内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有しており、これら４つの内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、４つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに連結される。説明の便宜上、位置決め機構１００ａにおいて、第１係合突起１０８を第１係合突起１０８ａと称し、第１係合凹部１１０を第１係合凹部１００ａと称し、第２係合突起１０９を第２係合突起１０９ａと称し、第２係合凹部１１２を第２係合凹部１１２ａと称する。同様に、位置決め機構１００ｂにおいて、第１係合突起１０８を第１係合突起１０８ｂと称し、第１係合凹部１１０を第１係合凹部１００ｂと称し、第２係合突起１０９を第２係合突起１０９ｂと称し、第２係合凹部１１２を第２係合凹部１１２ｂと称する。
【０１１８】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示される実施形態では、位置決め機構１００ａは、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃの間の相対位置を固定する。より具体的には、位置決め機構１００ａは、中間連結リング２３（すなわち、第２連結リング２３ｂ）のリング垂直部５０の内周面および外周面からそれぞれ突出する第１係合突起１０８ａおよび第２係合突起１０９ａと、内側連結リング２３（すなわち、第１連結リング２３ａ）のリング垂直部５０の外周面に形成され、第１係合突起１０８ａが係合する第１係合凹部１１０ａと、外側連結リング２３（すなわち、第３連結リング２３ｃ）のリング垂直部５０の内周面に形成され、第２係合突起１０９ａが係合する第２係合凹部１１２ａとにより構成される。
【０１１９】
位置決め機構１００ｂは、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄの間の相対位置を固定する。位置決め機構１００ａの第２係合突起１０９ａは、位置決め機構１００ｂの第１係合突起１０８ｂとして機能する。同様に、位置決め機構１００ａの第２係合凹部１１２ａは、位置決め機構１００ｂの第１係合凹部１１０ｂとして機能する。図１９（ｂ）に示されるように、位置決め機構１００ｂの第２係合突起１０９ｂは、中間連結リングである第３連結リング２３ｃの外周面に形成され、第２係合凹部１１２ｂは、外側連結リングである第４連結リング２３ｄの内周面に形成される。
【０１２０】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示される位置決め機構１００ａ，１００ｂにより、４本の連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄの破損を防止することができる。
【０１２１】
このように、位置決め機構１００ａまたは１００ｂによって相対位置が固定される内側連結リング２３、中間連結リング２３、および外側連結リング２３を弾性膜１０の径方向に連続して配置される複数の連結リング２３から任意に選択することができる。
【０１２２】
図２０（ａ）は、さらに他の実施形態に係る位置決め機構を示す模式図であり、図５に示される弾性膜１０を保持する５つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅを上方から眺めた図に相当する。図２０（ａ）では、上記回転軸７６が仮想線（点線）で描かれている。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図２０（ｂ）では、５つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅだけでなく、キャリア４３も図示している。図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示される連結リング２３ａ〜２３ｅは、以下で説明される位置決め機構１００ｃ，１００ｄ以外は、図５に示される連結リング２３ａ〜２３ｅと同様の構成を有している。
【０１２３】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示される位置決め機構１００ｃは、ヘッド本体２のキャリア４３の下面に固定された位置合わせ部材１１５ａを有している。位置合わせ部材１１５ａは、その上端部に形成されたフランジ部１６０と、下端部に形成された下側係合突起１６１とを有する。さらに、位置決め機構１００ｃは、内側連結リング２３のリング垂直部５０の外周面に形成され、フランジ部１６０が係合する内側段差部１１６と、外側連結リング２３のリング垂直部５０の内周面に形成され、フランジ部１６０が係合する外側段差部１１７と、中間連結リング２３のリング垂直部５０の上面に形成され、下側係合突起１６１が係合する係合凹部１１８とにより構成される。
【０１２４】
図２０（ｂ）に示されるように、第４連結リング（中間連結リング）２３ｄの係合凹部１１８に位置合わせ部材１１５ａの下側係合突起１６１を係合させたときに、位置合わせ部材１１５ａのフランジ部１６０は、第３連結リング（内側連結リング）２３ｃの内側段差部１１６と第５連結リング（外側連結リング）２３ｅの外側段差部１１７に係合する。この構成により、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第３連結リング２３ｅの間の相対位置を固定することができる。
【０１２５】
なお、図２０（ａ）には、位置合わせ部材１１５ａと同一の構成を有する位置合わせ部材１１５ｂによって、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃの間の相対位置を固定する位置決め機構１００ｄも描かれている。この位置決め機構１００ｄは、図１８（ｂ）に示される位置決め機構１００ｃと同一の構成を有するので、その説明を省略する。
【０１２６】
このように、図２０（ａ）に示される２つの位置決め機構１００ｃ，１００ｄにより、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、第４連結リング２３ｄ、および第５連結リング２３ｅの破損を防止することができる。
【０１２７】
図２１は、図２０（ａ）に示される位置決め機構１００ｃ，１００ｄの変形例を示す模式図である。図２１に示される位置決め機構１００ｃ，１００ｄは、４つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ間の相対位置を固定することができる。図２１に示される４つの連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに、傾斜周壁として構成された４つの内部周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ（図示せず）が連結される。
【０１２８】
図２１に示される位置決め機構１００ｃは、位置合わせ部材１１５ａ（図２０（ｂ）参照）によって、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄの間の相対位置を固定する。位置決め機構１００ｃにおいて、第２連結リング２３ｂは内側連結リングであり、第３連結リング２３ｃは中間連結リングであり、第４連結リング２３ｄは外側連結リングである。位置決め機構１００ｄは、位置合わせ部材１１５ａと同一の構成を有する位置合わせ部材１１５ｂによって、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、および第３連結リング２３ｃの間の相対位置を固定する。位置決め機構１００ｄにおいて、第１連結リング２３ａは内側連結リングであり、第２連結リング２３ｂは中間連結リングであり、第３連結リング２３ｃは外側連結リングである。
【０１２９】
図２１に示される位置決め機構１００ｃ，１００ｄにより、４本の連結リング２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ間の相対位置を固定することができる。その結果、弾性膜１０をメンテナンスまたは交換する作業者の負担を軽減することができる。さらに、弾性膜１０をヘッド本体２に取り付けるときに、第１連結リング２３ａ、第２連結リング２３ｂ、第３連結リング２３ｃ、および第４連結リング２３ｄの破損を防止することができる。
【０１３０】
このように、位置決め機構１００ｃまたは１００ｄによって相対位置が固定される内側連結リング２３、中間連結リング２３、および外側連結リング２３を弾性膜１０の径方向に連続して配置される複数の連結リング２３から任意に選択することができる。
【０１３１】
上述した実施形態において、複数の内部周壁１４のうちの少なくとも２つの隣接する内部周壁１４が径方向内側に傾斜した傾斜周壁として構成される。傾斜周壁として構成された内部周壁１４以外の内部周壁１４の形状は任意である。例えば、図９に示されるように、内部周壁１４ｄ，１４ｅを傾斜周壁として構成し、内部周壁１４ｄ，１４ｅ以外の内部周壁１４ａ〜１４ｃを、当接部１１から径方向内側に傾斜する傾斜部５７と、該傾斜部５７から水平に伸びる水平部５８とを有する内部周壁として構成してもよい。図示はしないが、図９に示される弾性膜１０において、内部周壁１４ｂを、当接部１１から径方向外側に傾斜する傾斜部と、該傾斜部から径方向外側に水平に延びる水平部とを有する内部周壁として構成してもよい。
【０１３２】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【０１３３】
１    基板保持装置（研磨ヘッド）
２    ヘッド本体
３    リテーナリング
１０    弾性膜（メンブレン）
１１    当接部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ    周壁
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ    圧力室
１７    通孔
１８    研磨テーブル
１９    研磨パッド
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ    連結リング
２５    研磨液供給ノズル
２７    ヘッドシャフト
３４    リテーナ室
３６，３７    係合溝
４０    制御装置
４５    第１凹部
４６    第２凹部
４７    第３凹部
４８    第４凹部
５０    リング垂直部
５１    リング傾斜部
５１ｄ    シール溝
５４    シール突起
６０    リテーナリング押圧機構
７０    固定具
７１    固定具本体
７２    つば
８１    上下動機構
８２    ロータリージョイント
８５    球面軸受
９４    ねじ
１００    位置決め機構
１０１    棒状部材
１０３，１９４，１０５    挿入孔
１０８，１０９    係合突起
１１０，１１２    係合凹部
１１５    位置合わせ部材
１１６，１１７    段差部
１１８    係合凹部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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