(57)【要約】【課題】リテーナリングに荷重を伝えるローラーの摩耗を抑制し、発生した摩耗粉の外部流出を防ぐことができる研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、ヘッド本体１０と共に回転しながら研磨面を押し付けるリテーナリング２０と、リテーナリング２０に固定され、リテーナリング２０と共に回転する回転リング５１と、回転リング５１上に配置された静止リング９１と、回転リング５１および静止リング９１を介してリテーナリング２０の一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置３０とを備える。回転リング５１は、静止リング９１に接触する複数のローラー５２を有し、ローラー５２の下面、左右面を囲む形状を有する。【選択図】図３
2015233131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転させながら研磨面に押し付けるヘッド本体と、
前記基板を囲むように配置され、前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるリテーナリングと、
前記リテーナリングに固定され、前記リテーナリングと共に回転する回転リングと、
前記回転リング上に配置された静止リングと、
前記回転リングおよび前記静止リングを介して前記リテーナリングの一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置とを備え、
前記回転リングは、前記静止リングに接触する複数のローラーを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記複数のローラーのそれぞれは、軸受と、前記軸受の外輪に取り付けられたホイールとを備え、前記ホイールは樹脂またはゴムから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記回転リングは、前記複数のローラーが収容される環状凹部が形成されたローラーハウジングを備えていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記静止リングに接続された吸引ラインをさらに備え、
前記吸引ラインは、前記環状凹部によって形成される空間に連通していることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記回転リングと前記静止リングとの間に配置されたシールをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記シールは、ラビリンスシールであることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記シールは、前記回転リングと前記静止リングとの隙間を塞ぐ接触式シールであることを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記静止リングは、前記複数のローラーに接触する円環レールを備えていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【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研磨する研磨装置に関し、特に基板の周囲を囲むリテーナリングを備えた研磨装置に関する。
【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研磨ヘッドと、研磨液（スラリー）を研磨パッド上に供給する研磨液供給ノズルとを備えている。研磨パッドは研磨テーブルとともに回転され、研磨液は、回転する研磨パッド上に供給される。研磨ヘッドは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。ウェハの表面は、研磨液に含まれる砥粒による機械的作用と、研磨液に含まれる化学成分による化学的作用とにより研磨される。
【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、研磨ヘッド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。
【０００６】
上記研磨パッドは弾性を有するため、研磨中のウェハのエッジ部（周縁部）に加わる押圧力が不均一になり、ウェハのエッジ部のみが多く研磨される、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう場合がある。このような縁だれを防止するため、ウェハのエッジ部を保持するリテーナリングをヘッド本体に対して上下動可能に設け、ウェハの外周縁側に位置する研磨パッドの研磨面をリテーナリングで押圧するようにしている。
【０００７】
リテーナリングは、ウェハの周囲で研磨パッドを押し付けるため、リテーナリングの荷重はウェハのエッジ部のプロファイルに影響する。ウェハのエッジ部のプロファイルを積極的に制御するために、リテーナリングの一部に局所荷重を与えることもある。図１０は、リテーナリング２００の一部に局所荷重を与える機構をリテーナリング２００の上から見た図である。図１０に示すように、リテーナリング２００の上面には円環レール２０１が固定されており、円環レール２０１上には３つのローラー２０５が配置されている。円環レール２０１の上面には環状溝２０１ａが形成されており、ローラー２０５はこの環状溝２０１ａ内に置かれている。
【０００８】
図１１は、円環レール２０１とその上に配置されたローラー２０５を示す斜視図である。図１１ではリテーナリング２００の図示は省略されている。３つのローラー２０５のうちの１つのローラー２０５は図示しない荷重発生器に連結されており、このローラー２０５には図１１に示すように下向きの局所荷重が与えられる。ウェハの研磨中、円環レール２０１はリテーナリング２００と一体に回転するが、３つのローラー２０５の位置は固定である。したがって、これらローラー２０５は、回転する円環レール２０１に転がり接触する。
【０００９】
円環レール２０１がリテーナリング２００と共に回転しているとき、円環レール２０１はその全体が環状であるので、各ローラー２０５の内側部分と外側部分との間の速度差に起因してローラー２０５は僅かに滑る。また、円環レール２０１が回転しているとき、各ローラー２０５の側面は円環レール２０１の環状溝２０１ａに接触する。このようなローラー２０５の滑りや接触により、ローラー２０５が摩耗し、摩耗粉が発生する。更に摩耗が進むとローラー２０５は破損する。摩耗粉が研磨パッド上に落下すると、ウェハの研磨中にウェハの表面を傷つけてしまい、ウェハ欠陥の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−４６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、リテーナリングに荷重を伝えるローラーの摩耗を抑制することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、基板を回転させながら研磨面に押し付けるヘッド本体と、前記基板を囲むように配置され、前記ヘッド本体と共に回転しながら前記研磨面を押し付けるリテーナリングと、前記リテーナリングに固定され、前記リテーナリングと共に回転する回転リングと、前記回転リング上に配置された静止リングと、前記回転リングおよび前記静止リングを介して前記リテーナリングの一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置とを備え、前記回転リングは、前記静止リングに接触する複数のローラーを有することを特徴とする研磨装置である。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記複数のローラーのそれぞれは、軸受と、前記軸受の外輪に取り付けられたホイールとを備え、前記ホイールは樹脂またはゴムから構成されている。
本発明の好ましい態様は、前記回転リングは、前記複数のローラーが収容される環状凹部が形成されたローラーハウジングを備えている。
本発明の好ましい態様は、前記静止リングに接続された吸引ラインをさらに備え、前記吸引ラインは、前記環状凹部によって形成される空間に連通している。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記回転リングと前記静止リングとの間に配置されたシールをさらに備えている。
本発明の好ましい態様は、前記シールは、ラビリンスシールである。
本発明の好ましい態様は、前記シールは、前記回転リングと前記静止リングとの隙間を塞ぐ接触式シールである。
本発明の好ましい態様は、前記静止リングは、前記複数のローラーに接触する円環レールを備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数のローラーがリテーナリングと共に回転しながら、リテーナリングの一部に荷重を伝達する。各ローラーは、荷重の作用点を通過するときにのみ荷重を受ける。したがって、各ローラーが荷重を受ける時間が短くなり、ローラーの摩耗が抑制される。さらに、摩耗粉の発生も抑制され、ローラーの寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。
【図２】局所荷重付与装置を示す斜視図である。
【図３】研磨ヘッドの断面図である。
【図４】回転リングおよび静止リングの断面図である。
【図５】ローラーと円環レールとを示す斜視図である。
【図６】図５に示すローラーと円環レールを下から見た図である。
【図７】接触式シールを示す断面図である。
【図８】研磨ヘッドから摩耗粉を吸引するための吸引システムを示す図である。
【図９】吸引ライン、静止リング、および回転リングの拡大断面図である。
【図１０】リテーナリングの一部に局所荷重を与える機構をリテーナリングの上から見た図である。
【図１１】円環レールとその上に配置されたローラーを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において同一また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。
図１は、本発明の一実施形態における研磨装置を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、基板の一例であるウェハを保持し回転させる研磨ヘッド（基板保持装置）１と、研磨パッド２を支持する研磨テーブル３と、研磨パッド２に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給ノズル５とを備えている。研磨パッド２の上面は、ウェハを研磨する研磨面２ａを構成する。
【００１８】
研磨ヘッド１は研磨ヘッドシャフト１１の下端に連結されている。この研磨ヘッドシャフト１１はヘッドアーム１６により回転自在に保持されている。ヘッドアーム１６内には、研磨ヘッドシャフト１１を回転させる回転装置（図示せず）と、研磨ヘッドシャフト１１を上昇および下降させる昇降装置（図示せず）が配置されている。研磨ヘッド１は回転装置により研磨ヘッドシャフト１１を介して回転し、昇降機構により研磨ヘッド１が研磨ヘッドシャフト１１を介して上昇および下降されるようになっている。ヘッドアーム１６は旋回軸１５に固定されており、旋回軸１５の回転により研磨ヘッド１を研磨テーブル３の外側に移動させることが可能となっている。
【００１９】
研磨ヘッド１は、その下面に真空吸引によりウェハを保持できるように構成されている。研磨ヘッド１および研磨テーブル３は、矢印で示すように同じ方向に回転し、この状態で研磨ヘッド１は、ウェハを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。研磨液供給ノズル５からは研磨液が研磨パッド２上に供給され、ウェハは、研磨液の存在下で研磨パッド２との摺接により研磨される。
【００２０】
研磨ヘッド１は、ウェハを研磨パッド２に対して押圧するヘッド本体１０と、ウェハを囲むように配置されたリテーナリング２０とを備えている。ヘッド本体１０およびリテーナリング２０は、研磨ヘッドシャフト１１と一体に回転するように構成されている。リテーナリング２０は、ヘッド本体１０とは独立して上下動可能に構成されている。リテーナリング２０は、ヘッド本体１０から半径方向外側に張り出している。このリテーナリング２０の上方には、リテーナリング２０の一部に局所荷重を加える局所荷重付与装置３０が配置されている。
【００２１】
局所荷重付与装置３０は、ヘッドアーム１６に固定されている。研磨中のリテーナリング２０はその軸心回りに回転するが、局所荷重付与装置３０はリテーナリング２０とは一体に回転せず、その位置は固定である。リテーナリング２０の上面には、内部に複数のローラー（後述する）が配置された回転リング５１が固定されている。さらに回転リング５１の上には静止リング９１が置かれている。静止リング９１は局所荷重付与装置３０に連結されている。
【００２２】
回転リング５１はリテーナリング２０と共に回転するが、静止リング９１は回転せず、その位置は固定されている。局所荷重付与装置３０は、静止リング９１および回転リング５１を介してリテーナリング２０の一部に下向きの局所荷重を与える。下向きの局所荷重は、静止リング９１および回転リング５１を通じてリテーナリング２０に伝達され、リテーナリング２０は研磨パッド２の研磨面２ａを押圧する。ウェハの研磨中にリテーナリング２０の一部に下向きの局所荷重を与える理由は、ウェハの周縁部（エッジ部）のプロファイルを積極的に制御するためである。
【００２３】
図２は局所荷重付与装置３０を示す斜視図である。図２に示すように、局所荷重付与装置３０は、２つの押圧ロッド３１、ブリッジ３２、複数のエアシリンダ（荷重発生装置）３３，３４，３５、複数のリニアガイド３８、複数のガイドロッド３９、およびユニットベース４０から主に構成されている。
【００２４】
ユニットベース４０はヘッドアーム１６に固定されている。ユニットベース４０には複数の（図示の例では３つの）エアシリンダ３３，３４，３５および複数の（図示の例では４つの）リニアガイド３８が取り付けられている。エアシリンダ３３，３４，３５のピストンロッド３３ａ，３４ａ，３５ａおよび複数のガイドロッド３９は、共通のブリッジ３２に接続されている。複数のガイドロッド３９はリニアガイド３８により低摩擦で上下動自在に支持されている。これらのリニアガイド３８により、ブリッジ３２は傾くことなく滑らかに上下動可能となっている。
【００２５】
エアシリンダ３３，３４，３５はそれぞれ独立の圧力調整装置（図示せず）および大気開放機構（図示せず）に接続されており、互いに独立して荷重を発生できるように構成されている。それぞれのエアシリンダ３３，３４，３５が発生した荷重は共通のブリッジ３２に伝えられる。ブリッジ３２は押圧ロッド（押圧部材）３１により静止リング９１に接続されており、押圧ロッド３１はブリッジ３２に加えられたエアシリンダ３３，３４，３５の荷重を静止リング９１に伝達する。エアシリンダが３つある理由は、局所荷重がヘッドアーム１６の下に位置し、その真上にエアシリンダを配置することができない為、３つのシリンダで出力割合を変えることで、荷重重心を局所荷重の位置に合わせる為である。また、本実施例ではシリンダは３つであるが、リニアガイド機構を強化することで、１つのシリンダのみを設けてもよいし、ヘッドアーム１６の下にシリンダを配置してもよい。
【００２６】
研磨ヘッド１は自身の軸心を中心として回転するが、局所荷重付与装置３０はヘッドアーム１６に固定されるため研磨ヘッド１と共には回転しない。すなわち、ウェハの研磨中、研磨ヘッド１およびウェハは回転している一方、局所荷重付与装置３０は所定の位置に静止している。同様に、ウェハの研磨中、回転リング５１は研磨ヘッド１と共に回転している一方、静止リング９１は所定の位置に静止している。
【００２７】
次に、基板保持装置としての研磨ヘッド１について説明する。図３は、研磨ヘッド１の断面図である。研磨ヘッド１は、ヘッド本体１０とリテーナリング２０とを備えている。ヘッド本体１０は、研磨ヘッドシャフト１１（図１参照）に連結されたキャリア４３と、キャリア４３の下面に取り付けられた弾性膜（メンブレン）４５と、キャリア４３に対するリテーナリング２０の傾動および上下移動を許容しつつリテーナリング２０を支持する球面軸受４７とを備えている。リテーナリング２０は連結部材７５を介して球面軸受４７に連結され、支持されている。連結部材７５はキャリア４３内で上下動可能に配置されている。
【００２８】
弾性膜４５の下面は円形の基板接触面を構成しており、この基板接触面はウェハＷの上面（被研磨面の反対側の面）に接触している。弾性膜４５の基板接触面には複数の通孔（図示せず）が形成されている。キャリア４３と弾性膜４５との間には圧力室４６が形成されている。この圧力室４６は圧力調整装置（図示せず）に接続されている。圧力室４６に加圧流体（例えば、加圧空気）が供給されると、圧力室４６内の流体圧力を受けた弾性膜４５は、ウェハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに対して押し付ける。圧力室４６内に負圧が形成されると、ウェハＷは弾性膜４５の下面に真空吸引により保持される。
【００２９】
リテーナリング２０は、ウェハＷおよび弾性膜４５を囲むように配置されている。このリテーナリング２０は、研磨パッド２に接触するリング部材２０ａと、このリング部材２０ａの上部に固定されたドライブリング２０ｂとを有している。リング部材２０ａは、図示しない複数のボルトによってドライブリング２０ｂに結合されている。リング部材２０ａは、ウェハＷの外周縁を囲むように配置されている。
【００３０】
連結部材７５は、ヘッド本体１０の中心部に配置された軸部７６と、この軸部７６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はヘッド本体１０の中央部に配置された球面軸受４７内を縦方向に延びている。軸部７６は、球面軸受４７に縦方向に移動自在に支持されている。ドライブリング２０ｂはスポーク７８に接続されている。このような構成により、連結部材７５およびこれに接続されたリテーナリング２０は、ヘッド本体１０に対して縦方向に移動可能となっている。
【００３１】
球面軸受４７は、内輪４８と、内輪４８の外周面を摺動自在に支持する外輪４９とを備えている。内輪４８は、連結部材７５を介してリテーナリング２０に連結されている。外輪４９はキャリア４３に固定されている。連結部材７５の軸部７６は、内輪４８に上下動自在に支持されている。リテーナリング２０は、連結部材７５を介して球面軸受４７により傾動可能に支持されている。
【００３２】
球面軸受４７は、リテーナリング２０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２０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２０はウェハＷと研磨パッド２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４７によって受けられる。このように、球面軸受４７は、ウェハＷの研磨中に、ウェハＷと研磨パッド２との摩擦に起因してリテーナリング２０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２０の横方向の移動を制限する（すなわちリテーナリング２０の水平方向の位置を固定する）支持機構として機能する。
【００３３】
キャリア４３には、複数対の駆動カラー８０が固定されている。各対の駆動カラー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、駆動カラー８０を介してリテーナリング２０に伝達され、これによりヘッド本体１０とリテーナリング２０とは一体に回転する。駆動カラー８０はスポーク７８に接触しているだけであり、連結部材７５およびリテーナリング２０の上下動および傾動を妨げない。
【００３４】
リテーナリング２０の上部は、環状のリテーナリング押圧機構６０に連結されている。このリテーナリング押圧機構６０は、リテーナリング２０の上面（より具体的には、ドライブリング２０ｂの上面）の全体に均一な下向きの荷重を与え、リテーナリング２０の下面（すなわち、リング部材２０ａの下面）を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。
【００３５】
リテーナリング押圧機構６０は、ドライブリング２０ｂ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の内部には圧力室６３が形成されている。この圧力室６３は圧力調整装置（図示せず）に接続されている。圧力室６３に加圧流体（例えば、加圧空気）が供給されると、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２０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２０の下面を研磨パッド２の研磨面２ａに対して押圧する。
【００３６】
リテーナリング２０の上面には、回転リング５１が固定されている。さらに、回転リング５１上には、静止リング９１が配置されている。局所荷重付与装置３０の押圧ロッド３１の下端は、静止リング９１に連結されている。局所荷重付与装置３０は押圧ロッド３１を通じて静止リング９１に下向きの局所荷重を加える。ウェハの研磨中、回転リング５１はリテーナリング２０とともに回転するが、局所荷重付与装置３０および静止リング９１は回転しない。
【００３７】
図４は、回転リング５１および静止リング９１の断面図である。回転リング５１は、複数のローラー５２と、これらローラー５２をそれぞれ支持するローラーシャフト５４と、ローラーシャフト５４が固定されるローラーハウジング５５とを備えている。ローラーハウジング５５は環状の形状を有しており、リテーナリング２０の上面に固定されている。ローラー５２は、ローラーシャフト５４に取り付けられた軸受５７を有しており、ローラー５２はローラーシャフト５４を中心として回転自在となっている。
【００３８】
静止リング９１は、ローラー５２の頂部に接触する円環レール９２と、円環レール９２が固定される環状のレールベース９４とを備えている。円環レール９２の下面には、環状溝９５が形成されており、各ローラー５２の頂部は環状溝９５に接触している。レールベース９４の上部には押圧ロッド３１が連結されている。
【００３９】
図５は、ローラー５２と円環レール９２とを示す斜視図であり、図６は、図５に示すローラー５２と円環レール９２を下から見た図である。本実施形態では、２４個のローラー５２が設けられている。ウェハの研磨中、これらのローラー５２はリテーナリング２０と一体に回転する一方で、円環レール９２は静止している。したがって、各ローラー５２は、円環レール９２に転がり接触する。
【００４０】
局所荷重付与装置３０の荷重は円環レール９２からローラー５２に伝達される。ローラー５２は荷重の作用点を通過する際にのみ局所荷重付与装置３０の荷重を受けるので、各ローラー５２に荷重が加わる時間は、ローラーの位置が固定された図１０に示す従来の構成に比べて短くなる。よって、各ローラー５２の寿命をより延ばすことができる。
【００４１】
ローラー５２の数は、ローラー５２の外径と円環レール９２の直径に基づいて決定される。荷重のスムーズな伝達のためには、ローラー５２の数をできるだけ多くしてローラー５２間の間隔が小さくなるようにした方がよい。ローラー５２は滑らかな外周面を有しており、より大きな荷重を伝達できるようにするために、広い接触面積で円環レール９２に接触している。円環レール９２はローラー５２上に置かれる。ローラー５２は円環レール９２に転がり接触する。円環レール９２の横方向位置はローラー５２の湾曲断面形状の角部と円環レール９２の湾曲断面形状の隅との接触でガイドされる。この場合、局所荷重付与装置３０の荷重は主に円環レール９２からローラー５２の外周面に伝達される。
【００４２】
図４に示すように、ローラー５２の軸受５７の内輪を貫通するローラーシャフト５４は、ローラーハウジング５５の内側の壁と外側の壁に支持され、内側の壁に挿入されたねじ５８で固定される。そのためローラーシャフト５４には雌ねじが形成されており、雌ねじの反対側はねじ５８の締結時に空回りしないようにマイナスドライバが嵌る溝５４ａが形成されている。回転リング５１はリテーナリング２０のドライブリング２０ｂの上面に乗せられる。ドライブリング２０ｂと回転リング５１とは位置決めピン（図示せず）で位置決めされ、リテーナリング２０に対して回転リング５１が滑らない構造となっている。
【００４３】
ローラー５２は、ローラーシャフト５４に取り付けられた軸受５７と、軸受５７の外輪に固定されたホイール５９とから構成されている。ホイール５９は、耐摩耗性の高い樹脂、例えばポリアセタール、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＰＳ（ポリエチレンサルファイド）、ＭＣナイロン（登録商標）などの材料から構成される。円環レール９２の材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）などの耐食性の高い金属が好ましい。軸受５７には単列深溝玉軸受が使用され、軸受５７の外輪に樹脂製のホイール５９を圧入することで、ホイール５９が軸受５７に取り付けられる。このような構成により、ローラー５２は滑らかに回転することができ、かつ円環レール９２を損傷させずに荷重を伝達できる。
【００４４】
ローラーハウジング５５の内部には環状凹部５５ａが形成されており、この環状凹部５５ａ内に複数のローラー５２が収容されている。各ローラー５２の下面、両側面は、環状凹部５５ａによって囲まれている。回転リング５１のローラーハウジング５５と静止リング９１のレールベース９４との間にはシール１００Ａ，１００Ｂが配置されている。より具体的には、円環レール９２の外側には外側シール１００Ａが配置され、円環レール９２の内側には内側シール１００Ｂが配置されている。環状凹部５５ａを構成する両側面および底面には開口は存在せず、静止リング９１と回転リング５１との間にはシール１００Ａ，１００Ｂが配置されている。したがって、ローラー５２および円環レール９２から発生する摩耗粉は環状凹部５５ａ内に閉じ込められ、研磨パッド２上には落下しない。
【００４５】
図４に示す実施形態では、外側シール１００Ａおよび内側シール１００Ｂはラビリンスシールである。外側シール１００Ａは、円環レール９２の外側に配置された第１の周壁１０１と、第１の周壁１０１の外側に配置された第２の周壁１０２とを備えている。第１の周壁１０１はローラーハウジング５５から上方に延びており、ローラーハウジング５５と一体に形成されている。第２の周壁１０２はレールベース９４から下方に延びており、レールベース９４と一体に形成されている。第１の周壁１０１と第２の周壁１０２との間には極めて微小な隙間が形成されている。内側シール１００Ｂも同様に、円環レール９２の内側に配置された第１の周壁１０１と、第１の周壁１０１の内側に配置された第２の周壁１０２とを備えている。
【００４６】
他の実施形態として、図７に示すように、外側シール１００Ａは、静止リング９１と回転リング５１との間の隙間を塞ぐ接触式シールであってもよい。この接触式シールは、円環レール９２の外側に配置された周壁１０４と、周壁１０４の外側に配置されたリップシール１０５とを備えている。周壁１０４はローラーハウジング５５から上方に延びており、ローラーハウジング５５と一体に形成されている。リップシール１０５はレールベース９４から下方に延びており、ゴム、シリコーンなどの弾性材から構成されている。リップシール１０５の端部は周壁１０４に接触している。したがって、周壁１０４とリップシール１０５との間には隙間は形成されておらず、摩耗粉が環状凹部５５ａの外へ出ることが完全に防がれている。外側シール１００Ａのみならず、内側シール１００Ｂも接触式シールとしてもよい。
【００４７】
次に、研磨ヘッド１から摩耗粉を吸引するための吸引システムについて図８を参照して説明する。図８に示すように、研磨装置は、真空源（例えば真空ポンプ）Ｐに接続された吸引ライン１０８を備えている。この吸引ライン１０８の先端は、静止リング９１に接続されている。
【００４８】
図９は、吸引ライン１０８、静止リング９１、および回転リング５１の拡大断面図である。図９に示すように、静止リング９１を構成する環状のレールベース９４および円環レール９２には、縦方向に貫通する通孔１０９が形成されている。この通孔１０９は、ローラーハウジング５５の環状凹部５５ａによって形成される空間１１０に連通している。複数のローラー５２は環状凹部５５ａ内に収容される。
【００４９】
吸引ライン１０８は、静止リング９１に形成された上記通孔１０９に接続されており、したがって、吸引ライン１０８は、環状凹部５５ａによって形成される空間１１０に連通している。上述したように、ローラー５２は、円環レール９２に転がり接触するため、摩耗粉が発生する。この摩耗粉の大部分は環状凹部５５ａ内に受け止められ、外部への漏出は最小限に抑制される。吸引ライン１０８は、環状凹部５５ａ内に存在する摩耗粉を吸引し、ローラーハウジング５５（すなわち、回転リング５１）から摩耗粉を除去する。
【００５０】
円環レール９２に形成された通孔１０９は、ローラー５２の摩耗を促進する可能性がある。そのため、通孔１０９は、円環レール９２からローラー５２に加わる荷重が最も小さくなる位置に設けられることが好ましい。理想的には、図８に示すように、通孔１０９は、押圧ロッド（押圧部材）３１の反対側に位置していることが好ましい。複数の吸引ライン１０８を設けてもよい。メンテナンス作業の向上のためには、吸引ライン１０８は静止リング９１から取り外し可能であることが好ましい。この場合、吸引ライン１０８と静止リング９１との隙間を封止するためのシール（例えばＯリング）を設けることが好ましい。
【００５１】
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】
【００５２】
１      研磨ヘッド（基板保持装置）
２      研磨パッド
２ａ    研磨面
３      研磨テーブル
５      研磨液供給ノズル
１０      ヘッド本体
１１      研磨ヘッドシャフト
１５      旋回軸
２０      リテーナリング
２０ａ    リング部材
２０ｂ    ドライブリング
３０      局所荷重付与装置
３１      押圧ロッド
３２      ブリッジ
３３，３４，３５    エアシリンダ（荷重発生装置）
３８      リニアガイド
３９      ガイドロッド
４０      ユニットベース
４３      キャリア
４５      弾性膜（メンブレン）
４６      圧力室
４７      球面軸受
４８      内輪
４９      外輪
５１      回転リング
５２      ローラー
５４      ローラーシャフト
５５      ローラーハウジング
５５ａ    環状凹部
５７      軸受
５８      ねじ
５９      ホイール
６０      リテーナリング押圧機構
６１      ピストン
６２      ローリングダイヤフラム
６３      圧力室
７５      連結部材
７６      軸部
７８      スポーク
８０      駆動カラー
９１      静止リング
９２      円環レール
９４      レールベース
９５      環状溝
１００Ａ    外側シール
１００Ｂ    内側シール
１０１    第１の周壁
１０２    第２の周壁
１０４    周壁
１０５    リップシール
１０８    吸引ライン
１０９    通孔
【図１】
2015233131.tif 000003
【図２】
2015233131.tif 000004
【図３】
2015233131.tif 000005
【図４】
2015233131.tif 000006
【図５】
2015233131.tif 000007
【図６】
2015233131.tif 000008
【図７】
2015233131.tif 000009
【図８】
2015233131.tif 000010
【図９】
2015233131.tif 000011
【図１０】
2015233131.tif 000012
【図１１】
2015233131.tif 000013