(57)【要約】【課題】弾性膜の変形具合のばらつきを解消しつつ、弾性膜をヘッド本体に組み付けることができる方法を提供する。【解決手段】基板Ｗを押圧するための複数の圧力室１６が形成された弾性変形可能な弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける方法は、複数の圧力室１６を加圧または減圧した状態で、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける方法である。【選択図】図１４
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【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が形成された弾性変形可能な弾性膜をヘッド本体に組み付ける方法であって、
前記複数の圧力室を加圧または減圧した状態で、前記弾性膜を前記ヘッド本体に組み付けることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記複数の圧力室を形成する複数の周壁と、前記複数の周壁の端部に形成された複数のシール突起とを備える前記弾性膜を用意する工程と、
前記複数のシール突起を前記ヘッド本体に形成された複数のシール溝にそれぞれ嵌め込む工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のシール溝がそれぞれ形成された複数の連結リングと、前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備える前記ヘッド本体を用意する工程と、
前記複数のシール突起を前記複数のシール溝にそれぞれ嵌め込んで、前記弾性膜を前記複数の連結リングに接続する工程と、
前記複数の連結リングと前記キャリアとを互いに密着させて、前記複数のシール突起を前記複数のシール溝にそれぞれ押圧する工程とを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔に流体移送管を連結する工程を備え、
前記弾性膜を前記ヘッド本体に組み付ける工程は、前記流体移送管に接続された圧縮装置または真空装置の動作によって、前記複数の圧力室を加圧または減圧した状態で行われ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方法。
【請求項５】
基板を押圧するための複数の圧力室が形成された弾性変形可能な弾性膜をヘッド本体に組み付ける方法であって、
前記弾性膜が接続可能な複数の連結リングと、前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備える前記ヘッド本体を用意する工程と、
前記弾性膜および前記ヘッド本体が収容可能な大きさを有する収容凹部が形成された治具ベースと、前記収容凹部を閉塞可能な治具プレートとを用意する工程と、
前記弾性膜を前記複数の連結リングに接続する工程と、
前記複数の連結リングと前記キャリアとの間に隙間を形成しつつ前記複数の連結リングを前記キャリアに嵌合する工程と、
前記複数の連結リングが嵌合された前記キャリアを前記治具プレートに取り付ける工程と、
前記弾性膜、前記複数の連結リング、および前記キャリアが前記収容凹部に収容された状態で、前記治具プレートで前記収容凹部を閉塞する工程と、
前記複数の連結リングと前記キャリアとが互いに密着するまで、前記治具プレートを前記治具ベースに近接させる工程とを備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記複数の圧力室を形成する複数の周壁と、前記複数の周壁の端部に形成された複数のシール突起とを備える前記弾性膜を用意する工程と、
前記複数の連結リングに形成された複数のシール溝に前記複数のシール突起を嵌合する工程とを備え、
前記治具プレートを前記治具ベースに近接させる工程は、前記複数のシール突起が前記複数のシール溝にそれぞれ押圧されるまで行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記治具プレートに形成された連通孔と、前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔とを互いに連通させた状態で、前記連通孔に流体移送管を接続する工程と、
前記流体移送管に接続された圧縮装置または真空装置を動作させて、前記複数の圧力室を加圧または減圧する工程とを備えることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
基板を押圧するための複数の圧力室が形成された弾性変形可能な弾性膜が接続可能な複数の連結リングと前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備えるヘッド本体に前記弾性膜を組み付けるための組み付け治具であって、
前記組み付け治具は、
前記弾性膜および前記ヘッド本体が収容可能な大きさを有する収容凹部が形成された治具ベースと、
前記キャリアが取り付け可能であり、かつ前記収容凹部を閉塞可能な治具プレートと、
前記キャリアと前記治具プレートとを締結可能な締結具と、
前記複数の連結リングと前記キャリアとの間に隙間が形成された状態で前記収容凹部に収容された前記複数の連結リングと前記キャリアとが互いに密着するまで、前記治具プレートを前記治具ベースに近接させるクランパとを備えていることを特徴とする組み付け治具。
【請求項９】
前記組み付け治具は、前記収容凹部に配置され、かつ前記弾性膜の下面に接触可能な緩衝部材をさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載の組み付け治具。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の組み付け治具と、
前記組み付け治具に接続された流体移送装置とを備え、
前記治具プレートには、前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔と連通可能な連通孔が形成されており、
前記流体移送装置は、
前記連通孔に接続可能な流体移送管と、
前記複数の圧力室を加圧する圧縮装置または前記複数の圧力室を減圧する真空装置とを備えており、
前記圧縮装置または前記真空装置は、前記流体移送管に接続されていることを特徴とする組み付けシステム。
【請求項１１】
前記流体移送装置は、前記流体移送管に接続された圧力レギュレータをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の組み付けシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性膜のヘッド本体への組み付け方法、組み付け治具、および組み付けシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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また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。
【０００３】
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柔軟な弾性膜（メンブレン）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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３９１７６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１６４８９５号公報
【特許文献３】特開２００６−１２８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
研磨ヘッドは、ウェハを研磨面に対して押圧するヘッド本体と、ヘッド本体の下面に連結された弾性膜とを備えている。研磨ヘッドは、弾性膜のヘッド本体への組み付け工程を含む工程を経て組み立てられる。弾性膜は大気圧状態でヘッド本体に組み付けられる。
【０００６】
しかしながら、弾性膜はシリコンゴム等の柔軟な材質で形成されているため、自然状態（大気圧状態）において、弾性膜の自重および／または弾性膜の固有の曲がり（くせ）によって、弾性膜の変形具合にはばらつきがある。特に、弾性膜の周壁の一部である隔壁は薄肉であるため、弾性膜をヘッド本体に組み付ける際に、弾性膜には、変形（撓みなど）が発生しやすい。
【０００７】
ウェハを研磨する際には、弾性膜に形成された圧力室に加圧流体を供給して、圧力室を加圧する。弾性膜は、その内部圧力をウェハに伝達する役目を担うので、弾性膜の変形具合にばらつきが生じている場合、このばらつき（すなわち、弾性膜の変形の不均一性）は、ウェハの研磨レートの均一性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００８】
より精密な研磨圧力の制御を行う際には、研磨ヘッドは、低硬度の弾性膜と多数の隔壁によって区画された圧力室を備える必要がある。しかしながら、弾性膜の低硬度によって、弾性膜のヘッド本体への組み付け時における弾性膜の変形の不均一性は増大し、隔壁の数が増えることで隔壁の取り付け状態が弾性膜の表面に与える影響も増加する。これらのことから、弾性膜をヘッド本体に組み付ける際に、隔壁および側壁を含む弾性膜の周壁の変形を周方向で均一にすることが求められている。
【０００９】
研磨ヘッドは、弾性膜と、複数の構成部材とを備えている。例えば、複数の構成部材は、弾性膜が接続される第１部材と、第１部材が固定される第２部材とから構成されている。第１部材は、ねじまたは専用の固定具を用いることにより、第２部材に固定される。より具体的には、固定具は、その操作によって第１部材を第２部材側に引き寄せ、第１部材を第２部材に密着させる。第１部材は固定具によって第２部材に固定される。
【００１０】
しかしながら、設計的制約によって、第１部材の強度を低くしなければならない場合がある。この場合、第１部材は、固定具による局所的な引き上げ力に耐えられず、破損するおそれがある。第１部材のみならず、固定具も破損するおそれがある。
【００１１】
そこで、本発明は、弾性膜の変形具合のばらつきを解消しつつ、弾性膜をヘッド本体に組み付けることができる方法を提供することを目的とする。
本発明は、第１部材（連結リング）の破損を防止することができる弾性膜のヘッド本体への組み付け方法および組み付け治具を提供することを目的とする。
本発明は、弾性膜の変形具合のばらつきを解消しつつ、第１部材（連結リング）の破損を防止することができる組み付けシステム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】
【００１２】
一態様は、基板を押圧するための複数の圧力室が形成された弾性変形可能な弾性膜をヘッド本体に組み付ける方法であって、前記複数の圧力室を加圧または減圧した状態で、前記弾性膜を前記ヘッド本体に組み付けることを特徴とする。
【００１３】
好ましい態様は、前記複数の圧力室を形成する複数の周壁と、前記複数の周壁の端部に形成された複数のシール突起とを備える前記弾性膜を用意する工程と、前記複数のシール突起を前記ヘッド本体に形成された複数のシール溝にそれぞれ嵌め込む工程とを備えることを特徴とする。
好ましい態様は、前記複数のシール溝がそれぞれ形成された複数の連結リングと、前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備える前記ヘッド本体を用意する工程と、前記複数のシール突起を前記複数のシール溝にそれぞれ嵌め込んで、前記弾性膜を前記複数の連結リングに接続する工程と、前記複数の連結リングと前記キャリアとを互いに密着させて、前記複数のシール突起を前記複数のシール溝にそれぞれ押圧する工程とを備えることを特徴とする。
好ましい態様は、前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔に流体移送管を連結する工程を備え、前記弾性膜を前記ヘッド本体に組み付ける工程は、前記流体移送管に接続された圧縮装置または真空装置の動作によって、前記複数の圧力室を加圧または減圧した状態で行われることを特徴とする。
【００１４】
他の態様は、基板を押圧するための複数の圧力室が形成された弾性変形可能な弾性膜をヘッド本体に組み付ける方法であって、前記弾性膜が接続可能な複数の連結リングと、前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備える前記ヘッド本体を用意する工程と、前記弾性膜および前記ヘッド本体が収容可能な大きさを有する収容凹部が形成された治具ベースと、前記収容凹部を閉塞可能な治具プレートとを用意する工程と、前記弾性膜を前記複数の連結リングに接続する工程と、前記複数の連結リングと前記キャリアとの間に隙間を形成しつつ前記複数の連結リングを前記キャリアに嵌合する工程と、前記複数の連結リングが嵌合された前記キャリアを前記治具プレートに取り付ける工程と、前記弾性膜、前記複数の連結リング、および前記キャリアが前記収容凹部に収容された状態で、前記治具プレートで前記収容凹部を閉塞する工程と、前記複数の連結リングと前記キャリアとが互いに密着するまで、前記治具プレートを前記治具ベースに近接させる工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
好ましい態様は、前記複数の圧力室を形成する複数の周壁と、前記複数の周壁の端部に形成された複数のシール突起とを備える前記弾性膜を用意する工程と、前記複数の連結リングに形成された複数のシール溝に前記複数のシール突起を嵌合する工程とを備え、前記治具プレートを前記治具ベースに近接させる工程は、前記複数のシール突起が前記複数のシール溝にそれぞれ押圧されるまで行われることを特徴とする。
好ましい態様は、前記治具プレートに形成された連通孔と、前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔とを互いに連通させた状態で、前記連通孔に流体移送管を接続する工程と、前記流体移送管に接続された圧縮装置または真空装置を動作させて、前記複数の圧力室を加圧または減圧する工程とを備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに他の態様は、基板を押圧するための複数の圧力室が形成された弾性変形可能な弾性膜が接続可能な複数の連結リングと前記複数の連結リングが密着可能なキャリアとを備えるヘッド本体に前記弾性膜を組み付けるための組み付け治具であって、前記組み付け治具は、前記弾性膜および前記ヘッド本体が収容可能な大きさを有する収容凹部が形成された治具ベースと、前記キャリアが取り付け可能であり、かつ前記収容凹部を閉塞可能な治具プレートと、前記キャリアと前記治具プレートとを締結可能な締結具と、前記複数の連結リングと前記キャリアとの間に隙間が形成された状態で前記収容凹部に収容された前記複数の連結リングと前記キャリアとが互いに密着するまで、前記治具プレートを前記治具ベースに近接させるクランパとを備えていることを特徴とする。
【００１７】
好ましい態様は、前記組み付け治具は、前記収容凹部に配置され、かつ前記弾性膜の下面に接触可能な緩衝部材をさらに備えていることを特徴とする。
【００１８】
さらに他の態様は、上記組み付け治具と、前記組み付け治具に接続された流体移送装置とを備え、前記治具プレートには、前記ヘッド本体に形成され、かつ前記複数の圧力室のそれぞれに連通する貫通孔と連通可能な連通孔が形成されており、前記流体移送装置は、前記連通孔に接続可能な流体移送管と、前記複数の圧力室を加圧する圧縮装置または前記複数の圧力室を減圧する真空装置とを備えており、前記圧縮装置または前記真空装置は、前記流体移送管に接続されていることを特徴とする組み付けシステムである。
【００１９】
好ましい態様は、前記流体移送装置は、前記流体移送管に接続された圧力レギュレータをさらに備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
複数の圧力室を加圧または減圧した状態で、弾性膜をヘッド本体に組み付けることにより、弾性膜の変形具合のばらつきを解消することができる。
複数の連結リングが嵌合されたキャリアを治具プレートに固定した状態で、治具プレートを治具ベースに近接させることにより、固定具を用いることなく、複数の連結リングはキャリアに密着することができる。したがって、連結リングの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】研磨装置の一実施形態を示す図である。
【図２】研磨ヘッド（基板保持装置）の概略断面図である。
【図３】弾性膜がヘッド本体に連結されている状態を示す概略断面図である。
【図４】図３に示す弾性膜の一部を示す拡大断面図である。
【図５】図５（ａ）は、第３連結リングの断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ線矢視図である。
【図６】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７】図７（ａ）は、固定具の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図４に示す弾性膜をヘッド本体に連結するために、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具を用いて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９】図４に示す弾性膜をヘッド本体に連結するために、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具を用いて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１０】図４に示す弾性膜をヘッド本体に連結するために、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具を用いて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１１】図４に示す弾性膜をヘッド本体に連結するために、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具を用いて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１２（ａ）乃至図１２（ｃ）は、大気圧状態において、ヘッド本体に組み付けられた弾性膜を示す断面図である。
【図１３】弾性膜をヘッド本体に組み付けるための組み付けシステムを示す概略斜視図である。
【図１４】組み付けシステムの部分断面図である。
【図１５】スペーサを示す断面図である。
【図１６】弾性膜をヘッド本体に組み付ける工程を示す図である。
【図１７】クランパの他の実施形態を示す図である。
【図１８】緩衝部材を示す図である。
【図１９】緩衝段部を備えた緩衝部材を示す図である。
【図２０】圧力室の加圧による弾性膜の変形状態を示す図である。
【図２１】弾性膜の変形具合のばらつきが解消された状態でヘッド本体に組み付けられた弾性膜を示す図である。
【図２２】流体移送装置の他の実施形態を示す図である。
【図２３】圧力室ごとに加圧流体の圧力を変化させたときの弾性膜の変形状態を示す図である。
【図２４】圧力室ごとに加圧流体の圧力を変化させた状態でヘッド本体に組み付けられた弾性膜を示す図である。
【図２５】固定具によって複数の連結リングをキャリアに固定する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２３】
まず、研磨装置の詳細について図面を参照しつつ説明する。図１は、研磨装置の一実施形態を示す図である。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（図示しない）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９１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９１、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（図示しない）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】
次いで、研磨ヘッド１の詳細について図面を参照しつつ説明する。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（ベースプレート）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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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１６ａ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。
【００３６】
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、制御装置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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れた柔軟な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（図示しない）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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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に接続されており、圧力調整装置６５からリテーナリング圧力室６３に延びる流体ライン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。
【００４２】
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（図示しない）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。
【００４３】
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９９が配置されている。これら磁石９９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。
【００４４】
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。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スポーク７８とを備えている。軸部７６は球面軸受８５内を縦方向に延びている。
【００４５】
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（図示しない）が固定されている。各対の駆動ピンは各スポーク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。
【００４６】
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。
【００４７】
図３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４は、図３に示す弾性膜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３では、６つの）周壁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆを有している。
【００４８】
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。
【００４９】
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（または側壁）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１４ｄ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。
【００５０】
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。周壁１４ａ〜１４ｅは隔壁１４ａ〜１４ｅと称されてもよい。内部周壁１４ａ〜１４ｅは当接部１１から上方に延びている。
【００５１】
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３および図４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。
【００５２】
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の真空吸引および／またはリリースは通孔１７を形成した圧力室の圧力を制御することにより行う。
【００５３】
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。
【００５４】
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（ホルダリング）２３ａに接続される。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。
【００５５】
図４に示すように、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３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１４ｅとの間に圧力室１６ｅが形成され、第５内部周壁１４ｅとエッジ周壁１４ｆとの間に圧力室１６ｆが形成される。
【００５６】
さらに、図３および図４に示す弾性膜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。
【００５７】
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。
【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３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３に示す流体ライン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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
図５（ａ）は、第３連結リング２３ｃの断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ線矢視図である。図５（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。
【００６５】
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。
【００６６】
図５（ｂ）に示すように、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。
【００６７】
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。
【００６８】
図４に示す内部周壁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のリング傾斜部５１の外周面５１ｂ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のリング傾斜部５１の内周面５１ａ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。
【００６９】
図６は、連結リング２３のリング傾斜部５１の内周面５１ａに押圧突起５１ｆが形成された一例を示す拡大断面図である。図６に示すように、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。
【００７０】
図３に示すように、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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４参照）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。
【００７４】
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。
【００７５】
図７（ａ）は、固定具７０の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、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。
【００７６】
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。
【００７７】
次に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具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が同時にヘッド本体２に連結される。
【００７８】
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。
【００７９】
図８乃至図１１は、図４に示す弾性膜１０をヘッド本体２に連結するために、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す固定具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。
【００８０】
図４に示す弾性膜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。
【００８１】
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２３ｅは外側連結リング２３である。
【００８２】
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８に示すように、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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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５連結リング２３ｅとに保持される。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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８に示されている。
【００９０】
図８に示すように、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。
【００９１】
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。
【００９２】
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２３ｅ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。
【００９３】
次いで、図９に示すように、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８参照）に挿入する。図８に示すように、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。
【００９４】
次いで、図１０に示すように、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（図示しない）によって回転させる。固定具７０が回転すると、図１１に示すように、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。
【００９５】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、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７２ａ，７２ｂ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。
【００９６】
傾斜面７２ａ，７２ｂ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。
【００９７】
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。
【００９８】
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６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。
【００９９】
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８参照）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。
【０１００】
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８参照）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。
【０１０１】
以下に説明する実施形態では、複数の周壁１４ａ〜１４ｆを区別せずに単に複数の周壁１４と称することがあり、複数の連結リング２３ａ〜２３ｆを区別せずに単に複数の連結リング２３と称することがあり、複数の圧力室１６ａ〜１６ｆを区別せずに単に複数の圧力室１６と称することがある。
【０１０２】
次に、弾性膜１０のヘッド本体２への組み付けの詳細について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける工程とは、弾性膜１０を複数の連結リング２３に接続し、この状態で、連結リング２３をキャリア４３に密着させる工程を意味する。
【０１０３】
弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けるために、弾性膜１０の周壁１４に形成されたシール突起５４を連結リング２３に形成されたシール溝５１ｅに嵌め込み、連結リング２３をキャリア４３に密着する。弾性膜１０のヘッド本体２への組み付けによって、内部周壁（隔壁）１４ａ〜１４ｅおよびエッジ周壁（側壁）１４ｆを含む弾性膜１０の周壁１４は、それぞれ独立した圧力室１６を形成する。連結リング２３ａ〜２３ｆのキャリア４３への密着によって、キャリア４３に形成された流体ライン７３と圧力室１６とが貫通孔７３ｂ，７３ｃを介して接続される。
【０１０４】
連結リング２３のキャリア４３への固定には、固定具７０が用いられる。複数の連結リング２３は、各連結リング２３とキャリア４３との間に隙間が形成されるようにキャリア４３に嵌合される。これら複数の連結リング２３は、固定具７０の回転によりキャリア４３側に引き寄せられる。このようにして、固定具７０は、その回転により複数の連結リング２３を引き上げつつ、連結リング２３をキャリア４３に密着固定する。
【０１０５】
しかしながら、連結リング２３の引き上げによって連結リング２３をキャリア４３に密着固定すると、連結リング２３には、固定具７０による局所的な引き上げ力が作用する。したがって、連結リング２３は、固定具７０による局所的な引き上げ力に耐えられず、破損するおそれがある。また、連結リング２３のみならず、固定具７０も破損するおそれがある。
【０１０６】
図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）は、大気圧状態において、ヘッド本体２に組み付けられた弾性膜１０を示す断面図である。図１２（ａ）は弾性膜１０の任意断面Ａを示しており、図１２（ｂ）は弾性膜１０の任意断面Ｂを示しており、図１２（ｃ）は弾性膜１０の任意断面Ｃを示している。これら任意断面Ａ〜Ｃは弾性膜１０の異なる断面を表している。
【０１０７】
上述したように、弾性膜１０は柔軟な材質で形成されているため、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける際に、弾性膜１０の変形具合にはばらつきが生じることがある。図１２（ａ）では、周壁１４ｆの傾斜部２８は連結リング２３ｅに近接する方向に変形しており、周壁１４ｅの傾斜部（周壁本体５５）は連結リング２３ｅに近接する方向に変形しており、周壁１４ｄの傾斜部（周壁本体５５）は連結リング２３ｃに近接する方向に変形している。図１２（ｂ）では、周壁１４ｆの傾斜部２８はキャリア４３に近接する方向に変形している。図１２（ｃ）では、周壁１４ｆの傾斜部２８は連結リング２３ｅに近接する方向に変形しており、周壁１４ｄの傾斜部（周壁本体５５）は連結リング２３ｃに近接する方向に変形している。
【０１０８】
弾性膜１０の変形具合のばらつき、すなわち、弾性膜１０の変形の不均一性は、研磨レートの均一性に影響を及ぼすおそれがある。したがって、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける際に、弾性膜１０の周壁１４の変形を周方向で均一にすることが求められている。
【０１０９】
そこで、以下の実施形態では、組み付けシステム２００について説明する。組み付けシステム２００は、弾性膜１０の変形具合のばらつきを解消することができ、かつ連結リング２３（および／または固定具７０）を破損することなく、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けることができる。
【０１１０】
図１３は、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けるための組み付けシステム２００を示す概略斜視図である。組み付けシステム２００は、弾性膜１０の各圧力室１６を加圧または減圧する流体移送装置２５０と、連結リング２３をキャリア４３に密着させる組み付け治具２０１とを備えている。
【０１１１】
組み付け治具２０１は、弾性膜１０およびヘッド本体２が収容可能な大きさを有する収容凹部２０２ａが形成された治具ベース２０２と、キャリア４３が取り付け可能であり、かつ収容凹部２０２ａを閉塞可能な円盤状の治具プレート２０３と、キャリア４３と治具プレート２０３とを締結可能な締結具２０４と、複数の連結リング２３とキャリア４３との間に隙間が形成された状態で収容凹部２０２ａに収容された複数の連結リング２３とキャリア４３とが互いに密着するまで、治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させるクランパ２０５とを備えている。
【０１１２】
図１３では、単一の締結具２０４が描かれているが、治具プレート２０３およびキャリア４３は複数の（本実施形態では、２つの）締結具２０４により固定可能である。治具プレート２０３は、キャリア４３が複数の締結具２０４によって治具プレート２０３に固定された状態で、治具ベース２０２にセットされる。これら複数の締結具２０４は、治具プレート２０３の円周方向に沿って等間隔に配置されている。
【０１１３】
クランパ２０５は、治具プレート２０３を治具ベース２０２に連結することができ、各圧力室１６の加圧に起因するキャリア４３の浮き上がりを防止することができる。図１３では、単一のクランパ２０５が描かれているが、治具プレート２０３および治具ベース２０２は複数の（本実施形態では、４つの）クランパ２０５により連結される。これら複数のクランパ２０５は、治具プレート２０３の円周方向に沿って等間隔に配置されている。
【０１１４】
図１４は、組み付けシステム２００の部分断面図である。図１４では、ヘッド本体２および組み付け治具２０１は断面で描かれており、シール部材４４，７４の図示は省略されている。円盤状の治具プレート２０３には、ヘッド本体２に形成され、かつ複数の圧力室１６のそれぞれに連通する貫通孔７３（より具体的には、貫通孔７３ｂ,７３ｃ）と連通可能な複数の連通孔２０３ａが形成されている。連通孔２０３ａの数は、圧力室１６の数に対応している。
【０１１５】
流体移送装置２５０は、各連通孔２０３ａに接続可能な流体移送管２５１と、流体移送管２５１に接続された流体装置２５２とを備えている。流体装置２５２は、各圧力室１６への加圧流体の供給によって各圧力室１６を加圧する圧縮装置、または各圧力室１６内の流体の吸引によって各圧力室１６を減圧する真空装置である。
【０１１６】
流体移送管２５１には、さらに、流体移送管２５１を通過する流体の圧力を計測する圧力計２５３と、流体移送管２５１を通過する流体の流量を計測する流量計２５４と、流体移送管２５１の流路を開閉する開閉バルブ２５５と、圧力レギュレータ２５６が接続されている。流体移送装置２５０は、これら圧力計２５３、流量計２５４、開閉バルブ２５５、および圧力レギュレータ２５６を備えている。
【０１１７】
圧力レギュレータ２５６は流体装置２５２に隣接して配置されており、開閉バルブ２５５は圧力レギュレータ２５６に隣接して配置されている。流量計２５４は開閉バルブ２５５に隣接して配置されており、圧力計２５３は流量計２５４に隣接して配置されている。
【０１１８】
流体移送管２５１は、その途中で分岐しており、継手２１０を介して各連通孔２０３ａに接続されている。流体装置２５２が圧縮装置である場合、流体装置２５２を動作させると、加圧流体は流体移送管２５１を通じて各圧力室１６に供給され、各圧力室１６は加圧される。流体装置２５２が真空装置である場合、流体装置２５２を動作させると、各圧力室１６の流体は吸引され、各圧力室１６は減圧される。
【０１１９】
図１４に示すように、複数の連結リング２３は、各連結リング２３とキャリア４３との間に隙間が形成されるように、キャリア４３に嵌合されており、複数の連結リング２３には弾性膜１０が接続されている。治具プレート２０３が治具ベース２０２にセットされたとき、治具ベース２０２の収容凹部２０２ａには、弾性膜１０およびヘッド本体２（より具体的には、複数の連結リング２３およびキャリア４３）が収容され、治具プレート２０３は、治具ベース２０２の収容凹部２０２ａを閉塞する。
【０１２０】
治具ベース２０２は、エッジ周壁１４ｆの径方向外側への膨らみを抑制するための周壁（内周壁）２０２ｂを備えている。治具プレート２０３は、弾性膜１０および治具ベース２０２が同心状に配置されるように、すなわち、エッジ周壁１４ｆの円心と治具ベース２０２の周壁２０２ｂの円心とが合うように、治具ベース２０２にセットされる。
【０１２１】
弾性膜１０は各圧力室１６の加圧によって膨らみ、エッジ周壁１４ｆの外面は治具ベース２０２の周壁２０２ｂに接触する。弾性膜１０の膨らみはウェハＷの研磨特性に影響を及ぼすため、治具ベース２０２の内径は、ウェハＷの最適な研磨特性が得られるように決定される。言い換えれば、治具ベース２０２の周壁２０２ｂと、周壁２０２ｂに隣接するエッジ周壁１４ｆの外面との間の隙間は、弾性膜１０の変形量（膨張量）が所定の量になるように決定される。
【０１２２】
加圧流体がエッジ圧力室１６ｆに供給されると、弾性膜１０のエッジ周壁１４ｆは、外側に膨張する。特に、エッジ周壁１４ｆが過剰に膨張すると、エッジ周壁１４ｆのシール突起５４がシール溝５１ｅから外れ、外側に飛び出してしまうおそれがある。治具ベース２０２の周壁２０２ｂは、シール突起５４の飛び出しの対策として有効に機能する。
【０１２３】
一実施形態では、組み付け治具２０１は、周壁２０２ｂとエッジ周壁１４ｆとの間に配置された環状のスペーサ（膨張調整部材）２２０を備えてもよい。図１５はスペーサ２２０を示す断面図である。図１５に示すように、スペーサ２２０を配置することにより、治具ベース２０２の内径を変更することなく、弾性膜１０の変形量を決定することができる。組み付け治具２０１は、厚さの異なる複数のスペーサ２２０を備えてもよい。この場合、作業者は、複数のスペーサ２２０の中からウェハＷの研磨条件に応じて、任意の厚さを有するスペーサ２２０を選択することができる。
【０１２４】
図１６は、弾性膜１０をヘッド本体２に組み付ける工程を示す図である。図１６の工程１に示すように、まず、弾性膜１０を複数の連結リング２３に接続する。弾性膜１０は、シリコンゴムなどの弾性変形可能な弾性体から形成されている。したがって、弾性膜１０を複数の連結リング２３に取り付ける際には、作業者は、各連結リング２３に対応する弾性膜１０の周壁１４を手で変形させて、弾性膜１０を複数の連結リング２３に接続する。
【０１２５】
弾性膜１０の複数の周壁１４の端部のそれぞれには、全周に亘ってシール突起５４が設けられている。作業者は、各周壁１４のシール突起５４を各連結リング２３に設けられたシール溝５１ｅに嵌合させる。シール突起５４のシール溝５１ｅへの組み付け性を向上させるため、シール溝５１ｅはシール突起５４よりも大きな大きさを有している。したがって、シール突起５４がシール溝５１ｅに嵌合された状態では、シール突起５４は、シール溝５１ｅに対して自由に回転することができる。
【０１２６】
すべてのシール突起５４がシール溝５１ｅに嵌合されて、弾性膜１０が複数の連結リング２３に接続された後、作業者は、連結リング２３をキャリア４３に嵌合させる（図１６の工程２参照）。このとき、複数の連結リング２３とキャリア４３との間には隙間が形成されている。
【０１２７】
その後、複数の連結リング２３が取り付けられたキャリア４３を締結具２０４によって治具プレート２０３に固定する（図１６の工程３参照）。キャリア４３および治具プレート２０３には、それぞれ、締結具２０４が挿入可能な孔（ねじ孔または貫通孔）が形成されており、孔に挿入された締結具２０４を締め付けることにより、キャリア４３は治具プレート２０３に固定される。キャリア４３の治具プレート２０３への固定により、治具プレート２０３に形成された連通孔２０３ａおよびヘッド本体２に形成された貫通孔７３ｂ,７３ｃは連通する。このとき、各圧力室１６は大気圧状態である。本実施形態では、締結具２０４は、ねじまたはボルトから構成された締め付け具である。
【０１２８】
治具プレート２０３は、弾性膜１０およびヘッド本体２が治具ベース２０２の収容凹部２０２ａに配置されるように、治具ベース２０２にセットされる（図１６の工程４参照）。その後、作業者は、治具プレート２０３を治具ベース２０２にクランパ２０５によって連結する。本実施形態では、クランパ２０５は、ねじまたはボルトから構成された締め付け具である。
【０１２９】
図１７は、クランパ２０５の他の実施形態を示す図である。クランパ２０５は、複数のエアシリンダ２３５と、これら複数のエアシリンダ２３５を保持する保持部材２３６とを備えてもよい。図１７では、流体移送装置２５０の図示は省略されている。これら複数のエアシリンダ２３５は同一の構造を有しているため、以下、単一のエアシリンダ２３５について説明する。
【０１３０】
図１７に示すように、エアシリンダ２３５は、治具プレート２０３に接続されたピストンロッド２３５ａと、シリンダ本体２３５ｂとを備えている。ピストンロッド２３５ａの先端は治具プレート２０３に固定されている。シリンダ本体２３５ｂの内部空間は、ピストンロッド２３５ａにより、２つの圧力室に分けられており、シリンダ本体２３５ｂには、図示しない気体移送ラインが接続されている。この気体移送ラインは、気体供給源（図示しない）に接続されている。ピストンロッド２３５ａは、圧縮気体のピストン本体２３５ｂへの供給により、治具プレート２０３を下方向（治具ベース２０２に近接する方向）に付勢可能である。
【０１３１】
ピストン本体２３５ｂは保持部材２３６に保持されており、保持部材２３６の両端は治具ベース２０２に固定されている。このような構造により、ピストンロッド２３５ａは、圧縮気体の供給により治具プレート２０３を下方向に付勢することができ、治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させることができる。図１７では、クランパ２０５は、複数の（本実施形態では、３つの）エアシリンダ２３５を備えているが、エアシリンダ２３５の数は本実施形態には限定されない。
【０１３２】
気体移送ラインには、開閉バルブ（図示しない）が接続されてもよい。開閉バルブは、その開閉によってピストンロッド２３５ａの付勢力を制御することができ、クランパ２０５のクランプ力（治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させる力）を容易に調整することができる。複数のシリンダ本体２３５ｂに共通の気体移送ラインおよび共通の開閉バルブを接続することにより、複数のクランパ２０５のクランプ力を共通化することができ、クランプ力を容易に管理することができる。
【０１３３】
図示しないが、クランパ２０５は、メンテナンス性を考慮したワンタッチ式クランプ構造体であってもよい。例えば、クランパ２０５は、治具プレート２０３に取り付けられた引っ掛け部材と、治具ベース２０２に取り付けられ、かつ引っ掛け部材に連結可能なフック部材とを備えている。作業者は、引っ掛け部材をフック部材に引っ掛け、この状態で、引っ掛け部材を操作することにより、治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させることができる。
【０１３４】
図１４に戻り、治具プレート２０３および治具ベース２０２には、クランパ２０５が挿入可能な孔が形成されており、孔にクランパ２０５を挿入し、さらに必要に応じて仮締めすることにより、治具プレート２０３は治具ベース２０２に連結される。
【０１３５】
図１６の工程４の後、継手２１０を介して流体移送装置２５０の流体移送管２５１を治具プレート２０３に接続する（図１６の工程５参照）。圧縮装置としての流体装置２５２は、その動作によって、流体移送管２５１、連通孔２０３ａ、および貫通孔７３ｂ，７３ｃを通じて、加圧流体を各圧力室１６に供給する。結果として、各圧力室１６は加圧状態となる（図１６の工程６参照）。各圧力室１６に供給される加圧流体の圧力は、０．２〜７ＰＳＩ（１．３７９〜４８．２６５ｋＰａ）の範囲内で圧力レギュレータ２５６によって調整される。
【０１３６】
このとき、複数の連結リング２３は、各連結リング２３とキャリア４３との間に隙間が形成されるように、キャリア４３に嵌合されている。言い換えれば、複数の連結リング２３はキャリア４３には密着していない。弾性膜１０のシール突起５４は、連結リング２３およびキャリア４３の少なくとも１つに接触しているので、加圧流体が各圧力室１６に供給されても、加圧流体の漏れ量は非常に少ない。
【０１３７】
弾性膜１０は、加圧流体の各圧力室１６への供給により外側（より具体的には、キャリア４３から離間する方向）に膨らむ。治具ベース２０２と弾性膜１０の下面との間に隙間が形成されていれば、弾性膜１０は、その下方向にも膨らむ。弾性膜１０の内部周壁１４は、隣接する圧力室１６に供給される加圧流体の圧力によって圧縮される。
【０１３８】
複数の圧力室１６を加圧した状態で、クランパ２０５を回転させて、治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させる。クランパ２０５は、その回転により、治具プレート２０３を介してキャリア４３および連結リング２３を治具ベース２０２の下面（すなわち、収容凹部２０２ａの表面）に近接する方向に移動させる。結果として、クランパ２０５は、連結リング２３の下端を、弾性膜１０を介して治具ベース２０２の下面に押し付ける。連結リング２３が治具ベース２０２の下面に押し付けられると、連結リング２３とキャリア４３との間の隙間がなくなる。結果として、連結リング２３はキャリア４３に密着される（図１６の工程７参照）。
【０１３９】
図１４に示す実施形態では、連結リング２３ｃ，２３ｄの下端、すなわち、リング傾斜部５１の先端５１ｃ（図６参照）は、連結リング２３ｅの下端よりも下方に位置しているため、連結リング２３ｃ，２３ｄは、クランパ２０５によって弾性膜１０を介して治具ベース２０２の下面に押し付けられる。連結リング２３ｅの環状の突出部３３（図８参照）は連結リング２３ｄの環状の段差部３４（図８参照）上に載置されており、連結リング２３ｅは連結リング２３ｃ，２３ｄに接続されている。したがって、連結リング２３ｅも他の連結リング２３ｃ，２３ｄとともにキャリア４３に密着される。
【０１４０】
図１４に示すように、治具プレート２０３を治具ベース２０２にセットしたときの治具プレート２０３と治具ベース２０２との間の距離は、連結リング２３とキャリア４３との間に形成された隙間の距離よりも大きい。治具プレート２０３と治具ベース２０２との間の距離は、さらに、連結リング２３ｃ，２３ｄの下端と治具ベース２０２の下面との間の距離よりも大きい。治具ベース２０２の下面（より具体的には、収容凹部２０２ａの下面）と治具ベース２０２の上端との間の距離は、連結リング２３がキャリア４３に密着された状態における連結リング２３の下端とキャリア４３の上端との間の距離と同じか、または小さい。したがって、複数の連結リング２３は、治具プレート２０３の治具ベース２０２への近接によって、治具ベース２０２の下面に押し付けられ、キャリア４３に密着することができる。
【０１４１】
キャリア４３、複数の連結リング２３、および弾性膜１０は、治具プレート２０３と治具ベース２０２との間に挟まれ、複数の連結リング２３は弾性膜１０を介して治具ベース２０２の下面に押し付けられる。したがって、弾性膜１０の損傷を確実に防止するために、組み付け治具２０１は、収容凹部２０２ａに配置され、弾性膜１０の下面に接触可能な緩衝部材（クッション）２３０をさらに備えてもよい（図１８参照）。緩衝部材２３０は、ゴムなどの弾性部材から構成されており、緩衝部材２３０の硬度は、弾性膜１０の硬度と同一であるか、または弾性膜１０の硬度よりも低い。
【０１４２】
本実施形態では、連結リング２３ｅの下端は、他の連結リング２３ａ〜２３ｄ，２３ｆの下端よりも上方に位置している。図１９は、緩衝段部２３０ａを備えた緩衝部材２３０を示す図である。図１９に示すように、緩衝部材２３０は、その上面に形成された環状の緩衝段部２３０ａをさらに備えてもよい。このように、緩衝部材２３０は緩衝段部２３０ａを備えているため、各連結リング２３の下端と緩衝部材２３０との間の距離は同一である。したがって、クランパ２０５は、すべての連結リング２３に対してクランプ力を均一に伝達することができる。
【０１４３】
図２０は圧力室１６の加圧による弾性膜１０の変形状態を示す図である。図２０に示すように、各圧力室１６に供給された加圧流体（図２０の矢印参照）の圧力によって弾性膜１０の形状的な不均一性が軽減される。より具体的には、弾性膜１０の内部周壁１４は、隣接する圧力室１６に供給された加圧流体の圧力によって圧縮されるため、内部周壁１４の姿勢は正され、内部周壁１４の変形具合のばらつきが解消される。さらに、弾性膜１０のエッジ周壁１４ｆは、外側に向かって均一に変形し、エッジ周壁１４ｆの変形具合のばらつきが解消される。このようにして、弾性膜１０の周壁１４全体の周方向における変形具合のばらつきは解消される。
【０１４４】
複数の連結リング２３は、各圧力室１６に加圧流体が供給された状態で、すなわち、弾性膜１０の周壁１４全体の変形具合のばらつきが解消された状態でキャリア４３に密着される。したがって、弾性膜１０がウェハＷを研磨する状態において最適な形状となるように、すなわち、弾性膜１０の変形具合のばらつきが解消された状態で弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けることができる。
【０１４５】
図２１は、弾性膜１０の変形具合のばらつきが解消された状態でヘッド本体２に組み付けられた弾性膜１０を示す図である。本実施形態によれば、図２１に示すように、弾性膜１０の変形具合のばらつきを解消することができるため、ウェハＷに対する押圧力を均一化することができ、結果として、研磨レートの均一性を向上することができる。
【０１４６】
流体装置２５２は各圧力室１６を減圧する真空装置であってもよい。真空装置としての流体装置２５２を動作させて、各圧力室１６を減圧した状態で弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けても弾性膜１０の変形具合のばらつきを解消することができる。
【０１４７】
各圧力室１６に供給される加圧流体の圧力は、圧力室１６ごとに変化させてもよい。特に、各圧力室１６に供給される加圧流体の圧力が同一である場合、内部周壁１４は隣接する圧力室１６に供給される加圧流体の同一の圧力を受けるため、内部周壁１４の形状の変形具合の修正が行われにくい場合がある。そこで、圧力室１６ごとに異なる圧力の加圧流体を供給する。
【０１４８】
図２２は、流体移送装置２５０の他の実施形態を示す図である。図２２に示すように、流体移送装置２５０は複数の流体移送管２５１を備えており、これら複数の流体移送管２５１のそれぞれには、流体装置２５２、圧力計２５３、流量計２５４、開閉バルブ２５５、および圧力レギュレータ２５６が接続されている。このような構成により、各圧力室１６に供給される加圧流体の圧力を圧力室１６ごとに変化させることができる。
【０１４９】
圧力室１６ごとに加圧流体の圧力を変化させると、複数の圧力室１６に供給される加圧流体の圧力に圧力差が生じる。図２３は、圧力室１６ごとに加圧流体の圧力を変化させたときの弾性膜１０の変形状態を示す図である。図２３において、圧力室１６ｅに供給された加圧流体の圧力は圧力室１６ｆに供給された加圧流体の圧力よりも大きい（図２３の矢印参照）。
【０１５０】
図２３に示すように、圧力室１６ｅと圧力室１６ｆとを区画する弾性膜１０の内部周壁１４ｅは、低圧状態の圧力室１６ｆに向かって変形するため、大気圧状態における弾性膜１０の固有の曲がり（くせ）を除去することができる。
【０１５１】
図２４は、圧力室１６ごとに加圧流体の圧力を変化させた状態でヘッド本体２に組み付けられた弾性膜１０を示す図である。図２４に示すように、複数の圧力室１６に供給される加圧流体の圧力に圧力差が生じた状態で、連結リング２３をキャリア４３に密着させることにより、ヘッド本体２に組み付けられた弾性膜１０の内部周壁１４ｄ，１４ｅの形状に変化を生じさせることができる。
【０１５２】
図２２に示すように、流体移送装置２５０が複数の流体装置２５２を備えている場合、これら複数の流体装置２５２のいずれかを真空装置としてもよい。このような構成により、例えば、隣接する２つの圧力室１６において、一方の圧力室１６を加圧し、他方の圧力室１６を減圧することができる。このようにして、隣接する圧力室１６の圧力差を大きくすることができるため、隣接する圧力室１６を区画する弾性膜１０の内部周壁１４の形状は大きく変形することができる。
【０１５３】
一実施形態では、流体装置２５２と別個の流体装置が接続された分岐管を、切り替え弁を介して流体移送管２５１に接続してもよい。この場合、１つの流体移送管２５１には、２つの流体装置２５２、すなわち、圧縮装置および真空装置が接続される。
【０１５４】
図２５は、固定具７０によって複数の連結リング２３をキャリア４３に固定する様子を示す図である。弾性膜１０をヘッド本体２に組み付けた後、すなわち、図１６の工程７の後、治具プレート２０３に形成され、かつ第１凹部４５に連通する挿入孔２０３ｂを通じて固定具７０を第１凹部４５に挿入する。治具プレート２０３に形成された挿入孔２０３ｂは第１凹部４５と同一形状を有している。複数の連結リング２３は、固定具７０の回転によって、キャリア４３に強固に固定される（図１６の工程８参照）。
【０１５５】
図１６の工程９に示すように、弾性膜１０のシール突起５４のシール性を確認するため、各圧力室１６に加圧流体を供給し、各流体移送管２５１に設けられた各流量計２５４でリーク流量を確認してもよい。このようなリーク流量の確認により、弾性膜１０のヘッド本体２への組み付け性の健全性を確認することができる。このリーク試験を実施す際には、作業者は、圧力室１６ごとに加圧流体を供給して、加圧流体の流量が規定値以下であることを確認する。
【０１５６】
複数の連結リング２３は、治具プレート２０３の治具ベース２０２への近接により、キャリア４３に密着する。したがって、複数のシール突起５４は、それぞれ、複数の連結リング２３およびキャリア４３が固定具７０で固定されていない状態において、複数のシール溝５１ｅに押圧される。すなわち、シール突起５４は、治具プレート２０３を治具ベース２０２に近接させるときのクランパ２０５のクランプ力により、シール溝５１ｅに押圧される。
【０１５７】
組み付け治具２０１は、複数の連結リング２３をキャリア４３に密着させることができるクランパ２０５を備えており、クランパ２０５は、治具プレート２０３の治具ベース２０２への近接により連結リング２３をキャリア４３に密着させることができる。本実施形態によれば、固定具７０を用いることなく、複数の連結リング２３をキャリア４３に密着することができる。したがって、複数の連結リング２３を固定具７０の回転によってキャリア４３側に引き寄せる必要はなく、固定具７０は、容易に複数の連結リング２３をキャリア４３に固定することができる。
【０１５８】
本実施形態によれば、組み付け治具２０１と流体移送装置２５０とを組み合わせることにより、弾性膜１０のヘッド本体２への固定の最適化と連結リング２３および／または固定具７０の破損を防止する効果を得ることができる。
【０１５９】
弾性膜１０がヘッド本体２に組み付けられ、複数の連結リング２３が固定具７０によってキャリア４３に固定された後、ヘッド本体２と、フランジ４１、スペーサ４２、およびリテーナリング３を含む研磨ヘッド１の構成要素とを組み立てることにより、研磨ヘッド１の全体が組み立てられる。
【０１６０】
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】
【０１６１】
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
３３    突出部
３４    段差部
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
５５    周壁本体（傾斜部）
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
２００    組み付けシステム
２０１    組み付け治具
２０２    治具ベース
２０２ａ  収容凹部
２０２ｂ  周壁
２０３    治具プレート
２０３ａ  連通孔
２０３ｂ  挿入孔
２０４    締結具
２０５    クランパ
２１０    継手
２２０    スペーサ
２３０    緩衝部材
２３０ａ  緩衝段部
２３５    エアシリンダ
２３５ａ  ピストンロッド
２３５ｂ  ピストン本体
２３６    保持部材
２５０    流体移送装置
２５１    流体移送管
２５２    流体装置
２５３    圧力計
２５４    流量計
２５５    開閉バルブ
２５６    圧力レギュレータ
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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