(57)【要約】【課題】局所荷重付与装置とリテーナリングとが相対的に傾いた場合でも、意図した局所荷重を局所荷重付与装置からリテーナリングに加える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の上方に配置された静止リング９１と、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、局所荷重付与装置３０は、静止リング９１に連結された荷重伝達部を有し、荷重伝達部は、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０との相対的な傾きを許容する機構１１０を備えている。【選択図】図８
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【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の上方に配置された静止リングと、
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、
前記局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された荷重伝達部を有し、
前記荷重伝達部は、前記局所荷重付与装置と前記リテーナリングとの相対的な傾きを許容する機構を備えていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記機構は、傾動自在継手であ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】
前記傾動自在継手は、前記荷重伝達部が前記静止リングに連結された箇所において、前記リテーナリングの接線方向にのみ傾くことが可能であることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記荷重伝達部は、
前記静止リングに連結された押圧部材と、
前記押圧部材に固定された前記傾動自在継手とを備え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】
前記傾動自在継手は、多方向に傾くことができることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記荷重伝達部は、
前記局所荷重を伝達するための２つの押圧ロッドと、
前記２つの押圧ロッドをそれぞれ傾動自在に支持する２つの球面軸受とを備え、
前記傾動自在継手は前記２つの球面軸受から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記２つの球面軸受は、
２つの軸受ハウジングと、
前記２つの軸受ハウジングにそれぞれ点接触する２つの突起部とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記荷重伝達部は、振動吸収部材をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記振動吸収部材は、ばねであることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記振動吸収部材は、ゴムであることを特徴とする請求項８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】
図１３は、ＣＭＰを行うための研磨装置を示す模式図である。研磨装置は、研磨パッド２０２を支持する研磨テーブル２０３と、ウェハＷを保持するための研磨ヘッド２０１と、研磨液（スラリー）を研磨パッド２０２上に供給する研磨液供給ノズル２０５とを備えている。研磨パッド２０２は研磨テーブル２０３とともに回転され、研磨液は、回転する研磨パッド２０２上に供給される。研磨ヘッド２０１はウェハＷを保持しつつ、このウェハＷを研磨パッド２０２の研磨面２０２ａに対して所定の圧力で押圧する。ウェハＷ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Ｗと研磨パッド２０２の研磨面２０２ａとの間の相対的な押圧力がウェハＷの全面に亘って均一でない場合には、ウェハＷ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Ｗに対する押圧力を均一化するために、研磨ヘッド２０１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Ｗを押圧することが行われている。
【０００６】
上記研磨パッド２０２は弾性を有するため、研磨中のウェハＷ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Ｗ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Ｗのエッジ部を保持するリテーナリング２２０をヘッド本体に対して上下動可能に設け、ウェハＷの外周縁側に位置する研磨パッド２０２の研磨面２０２ａをリテーナリング２２０で押圧するようにしている。
【０００７】
リテーナリング２２０は、ウェハＷの周囲で研磨パッド２０２を押し付けるため、リテーナリング２２０の荷重はウェハＷのエッジ部のプロファイルに影響する。ウェハＷ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２２０の一部に局所荷重を与えることもある。そこで、図１３に示す研磨装置は、リテーナリング２２０の一部に局所荷重を与える局所荷重付与装置２３０を備えている。この局所荷重付与装置２３０は、ヘッドアーム２１６に固定されている。
【０００８】
図１４は、局所荷重付与装置２３０と、研磨ヘッド２０１とを示す斜視図である。図１４に示すように、リテーナリング２２０上には静止リング２３５が配置されている。局所荷重付与装置２３０は、下向きの局所荷重をリテーナリング２２０に伝える押圧ロッド２３１を有しており、押圧ロッド２３１の下端は静止リング２３５に固定されている。ウェハＷの研磨中リテーナリング２２０は回転するが、静止リング２３５および局所荷重付与装置２３０は回転しない。静止リング２３５は図示しないローラーを備えており、このローラーがリテーナリング２２０の上面に転がり接触するようになっている。局所荷重付与装置２３０は、下向きの局所荷重を押圧ロッド２３１から静止リング２３５を介してリテーナリング２２０に伝達する。
【０００９】
回転するリテーナリング２２０は、加工精度や研磨パッド２０２の表面凹凸に起因して傾くことがある。押圧ロッド２３１は静止リング２３５に固定されているため、リテーナリング２２０が傾斜すると、押圧ロッド２３１も傾斜する。押圧ロッド２３１が傾くと、押圧ロッド２３１を支持するリニアガイド（図示せず）に過大な摩擦抵抗が発生し、意図する局所荷重をリテーナリング２２０に加えることができないことがある。このような場合、所望の研磨結果が得られず、特にウェハＷの周縁部において膜厚のばらつきを生じさせる原因となる。
【００１０】
また、局所荷重付与装置２３０をヘッドアーム２１６に組み付けたときに、局所荷重付与装置２３０がリテーナリング２２０に対して僅かに傾いていることがある。局所荷重付与装置２３０自身がリテーナリング２２０に対して傾いていると、押圧ロッド２３１には鉛直方向以外の方向にストレスが加わり、上述したリニアガイド（図示せず）に過大な摩擦抵抗が発生してしまう。この場合も、所望の研磨結果が得られず、特にウェハＷの周縁部において膜厚のばらつきを生じさせる原因となる。
【００１１】
さらには、研磨テーブル２０３が回転しているとき、研磨テーブル２０３の表面も上下に変動することがある。この研磨テーブル２０３の上下の変動は、リテーナリング２２０全体を上下に振動させる原因となる。局所荷重付与装置２３０は慣性が大きく、摩擦抵抗もあるため、この振動を吸収することができず、リテーナリング２２０への局所荷重が変動してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
そこで、本発明は、局所荷重付与装置とリテーナリングとが相対的に傾いた場合でも、意図した局所荷重を局所荷重付与装置からリテーナリングに加え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】
【００１４】
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の上方に配置された静止リングと、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、前記局所荷重付与装置は、前記静止リングに連結された荷重伝達部を有し、前記荷重伝達部は、前記局所荷重付与装置と前記リテーナリングとの相対的な傾きを許容する機構を備えていることを特徴とする研磨装置である。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記機構は、傾動自在継手であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾動自在継手は、前記荷重伝達部が前記静止リングに連結された箇所において、前記リテーナリングの接線方向にのみ傾くことが可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、前記静止リングに連結された押圧部材と、前記押圧部材に固定された前記傾動自在継手とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記傾動自在継手は、多方向に傾くことができることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、前記局所荷重を伝達するための２つの押圧ロッドと、前記２つの押圧ロッドをそれぞれ傾動自在に支持する２つの球面軸受とを備え、前記傾動自在継手は前記２つの球面軸受から構成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２つの球面軸受は、２つの軸受ハウジングと、前記２つの軸受ハウジングにそれぞれ点接触する２つの突起部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記荷重伝達部は、振動吸収部材をさらに備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記振動吸収部材は、ばねであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記振動吸収部材は、ゴムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
研磨パッドの表面凹凸などに起因して局所荷重付与装置とリテーナリングとが相対的に傾いた場合であっても、この傾きが吸収される。よって、不要な力が局所荷重付与装置とリテーナリングには発生せず、局所荷重付与装置は目標の局所荷重をリテーナリングに伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】押圧ロッド、静止リング、およびローラーを示す側面図である。
【図５】図４に示す球面軸受の拡大図である。
【図６】傾動自在継手の他の実施形態を示す図である。
【図７】傾動自在継手が傾いた状態を示す図である。
【図８】図６に示す傾動自在継手が組み込まれた局所荷重付与装置および研磨ヘッドを示す斜視図である。
【図９】荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１０】荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１１】荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１２】荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１３】ＣＭＰを行うための研磨装置を示す模式図である。
【図１４】従来の局所荷重付与装置と、研磨ヘッドとを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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の上方には、静止リング９１が配置されている。リテーナリング２０と静止リング９１との間には複数のローラー５３が配置されている。静止リング９１は局所荷重付与装置３０に連結されている。
【００２５】
静止リング９１は回転せず、その位置は固定されている。複数のローラー５３は静止リング９１に保持されており、ローラー５３は回転するリテーナリング２０に転がり接触する。局所荷重付与装置３０は、静止リング９１およびローラー５３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およびローラー５３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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、静止リング９１は所定の位置に静止している。
【００３０】
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、弾性膜４５を囲むように配置されたリテーナリング２０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。さらに、下向きの局所荷重はローラー５３を通じてリテーナリング２０に伝達される。
【００４０】
２本の押圧ロッド３１を使うのはいくつかの理由がある。第一の理由は、押圧ロッド３１が傾いて不安定になるのを防ぐためである。第二の理由は、静止リング９１が押圧ロッド３１を中心として回転しないようにするためである。第三の理由は２本の押圧ロッド３１の荷重点は２本の押圧ロッド３１の中間点に位置することから、荷重点をそれぞれの押圧ロッド３１の押圧点よりも内側に位置させて、静止リング９１の押圧点の反対側が浮くことのないようにするためである。
【００４１】
図４は、押圧ロッド３１、静止リング９１、およびローラー５３を示す側面図である。図４に示すように、２つの球面軸受１０１は、押圧ロッド３１と静止リング９１との間に設けられている。２つの球面軸受１０１は、２本の押圧ロッド３１をそれぞれ傾動自在に支持することが可能に構成されており、多方向に傾くことができる傾動自在継手として機能する。本実施形態では、荷重伝達部は、２本の押圧ロッド３１および２つの球面軸受１０１から構成されている。
【００４２】
図５は、図４に示す球面軸受１０１の拡大図である。各球面軸受１０１は、静止リング９１の頂部に一体に形成された軸受ハウジング１０２と、軸受ハウジング１０２に点接触する円筒突起部１０３とを備えている。軸受ハウジング１０２は、円筒状の窪み部１０２ａを有している。円筒突起部１０３は、押圧ロッド３１の下端に一体に形成されている。円筒突起部１０３は、球面状の下端面１０３ａを有しており、この球面状の下端面１０３ａが、軸受ハウジング１０２の窪み部１０２ａの底面に点接触する。
【００４３】
円筒突起部１０３は、窪み部１０２ａに緩やかに嵌め込まれており、球面状の下端面１０３ａが窪み部１０２ａの底面に点接触した状態で、円筒突起部１０３は窪み部１０２ａ内であらゆる方向に傾くことができるようになっている。したがって、円筒突起部１０３に一体に接続された押圧ロッド３１は、多方向に傾くことができる。軸受ハウジング１０２は、静止リング９１とは別体として設けられてもよい。例えば、円筒状の窪み部１０２ａを有する軸受ハウジング１０２は、静止リング９１の上面に固定されていてもよい。
【００４４】
多方向に傾くことができる傾動自在継手としての２つの球面軸受１０１は、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０との相対的な傾きを許容（吸収）することができる。したがって、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０とが傾いた場合であっても、リニアガイド３８とリニアロッド３９（図２参照）との間に過大な摩擦抵抗が発生せず、また押圧ロッド３１に過剰な応力が発生することもない。よって、局所荷重付与装置３０は意図した局所荷重をリテーナリング２０に与えることができる。
【００４５】
図６は、傾動自在継手の他の実施形態を示す図である。図６に示す実施形態では、傾動自在継手１１０は、２本の押圧ロッド３１に組み込まれている。より具体的には、押圧ロッド３１は、上側押圧ロッド３１Ａと下側押圧ロッド３１Ｂに分割されており、上側押圧ロッド３１Ａはブリッジ３２に接続され、下側押圧ロッド３１Ｂは静止リング９１に接続されている。傾動自在継手１１０は、上側押圧ロッド３１Ａと下側押圧ロッド３１Ｂとの間に設けられており、上側押圧ロッド３１Ａと下側押圧ロッド３１Ｂとを傾動可能に連結している。本実施形態では、荷重伝達部は、２本の押圧ロッド３１および傾動自在継手１１０から構成されている。
【００４６】
傾動自在継手１１０は、上側継手部材１１１と、下側継手部材１１２と、上側継手部材１１１と下側継手部材１１２とを互いに回転自在に連結するピボット軸１１３とを備えている。図７に示すように、上側継手部材１１１および下側継手部材１１２はピボット軸１１３を中心に傾くことが可能に構成されている。
【００４７】
図８は、図６に示す傾動自在継手１１０が組み込まれた局所荷重付与装置３０および研磨ヘッド１を示す斜視図である。ピボット軸１１３の軸心は、リテーナリング２０の半径方向に延びており、傾動自在継手１１０は、ピボット軸１１３の軸心に垂直な方向にのみ傾くことが可能となっている。より具体的には、傾動自在継手１１０は、２本の押圧ロッド３１が静止リング９１に連結された箇所において、リテーナリング２０の接線方向にのみ傾くことが可能である。
【００４８】
傾動自在継手１１０は、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０との相対的な傾きを許容（吸収）することができる。したがって、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０とが傾いた場合であっても、リニアガイド３８とリニアロッド３９（図２参照）との間に過大な摩擦抵抗が発生せず、また押圧ロッド３１に過剰な応力が発生することもない。よって、局所荷重付与装置３０は意図した局所荷重をリテーナリング２０に与えることができる。
【００４９】
図９は、荷重伝達部の他の実施形態を示す図である。この実施形態では、図６に示す傾動自在継手１１０に、図４および図５に示す傾動自在継手（球面軸受）１０１が組み合わされている。本実施形態では、荷重伝達部は、２本の押圧ロッド３１、傾動自在継手１１０、および傾動自在継手（球面軸受）１０１から構成されている。傾動自在継手１１０は２本の押圧ロッド３１が静止リング９１に連結された箇所において、リテーナリング２０の接線方向にのみ傾くことができ、傾動自在継手１０１は、３６０度に亘ってあらゆる方向に自在に傾くことができる。本実施形態の他の構成は、図６に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５０】
図１０は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、押圧部材として、２本の押圧ロッド３１に代えて１つの押圧ブロック１２０が使用されている。傾動自在継手１１０は、押圧ブロック１２０に組み込まれている。より具体的には、押圧ブロック１２０は、上側押圧ブロック１２０Ａと下側押圧ブロック１２０Ｂに分割されており、上側押圧ブロック１２０Ａはブリッジ３２に接続され、下側押圧ブロック１２０Ｂは静止リング９１に接続されている。傾動自在継手１１０は、上側押圧ブロック１２０Ａと下側押圧ブロック１２０Ｂとの間に設けられており、上側押圧ブロック１２０Ａと下側押圧ブロック１２０Ｂとを傾動可能に連結している。本実施形態の他の構成は、図６に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５１】
図１１は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、２本の押圧ロッド３１には、振動吸収部材としてのばね１２５がそれぞれ組み込まれている。本実施形態の他の構成は、図６に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５２】
ばね１２５は、下側押圧ロッド３１Ｂに組み込まれており、研磨パッド２の表面凹凸などに起因したリテーナリング２０の上下方向の振動を吸収するように構成されている。なお、ばね１２５は上側押圧ロッド３１Ａに組み込まれてもよい。本実施形態によれば、傾動自在継手１１０が、局所荷重付与装置３０とリテーナリング２０との相対的な傾きを許容（吸収）し、振動吸収部材としてのばね１２５がリテーナリング２０の上下方向の振動を吸収することができる。したがって、局所荷重付与装置３０は意図した局所荷重をリテーナリング２０に与えることができる。
【００５３】
図１２は、荷重伝達部のさらに他の実施形態を示す図である。この実施形態では、図６に示す傾動自在継手１１０と、図４および図５に示す傾動自在継手（球面軸受）１０１と、図１１に示すばね１２５とが組み合わされている。本実施形態の他の構成は、図６に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００５４】
図１１および図１２に示す実施形態において、ばね１２５に変えて、ゴムを振動吸収部材として使用してもよい。
【００５５】
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】
【００５６】
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
５３      ローラー
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
１０１    球面軸受（傾動自在継手）
１０２    軸受ハウジング
１０２ａ    窪み部
１０３    円筒突起部
１１０    傾動自在継手
１１１    上側継手部材
１１２    下側継手部材
１１３    ピボット軸
１２０    押圧ブロック
１２５    ばね
【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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